Science：揭示腸道微生物在人類腸道環(huán)境中與人類共同進(jìn)化了數(shù)十萬(wàn)年

人類的腸道微生物組由數(shù)千種不同的細(xì)菌和古細(xì)菌（archaea）組成，這些細(xì)菌和古細(xì)菌在不同的人群和個(gè)體之間有很大的差異。在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自德國(guó)馬克斯-普朗克生物研究所的研究人員如今發(fā)現(xiàn)了與人類宿主有著平行進(jìn)化歷史的腸道微生物：這些腸道微生物在人類腸道環(huán)境中與人類共同進(jìn)化了數(shù)十萬(wàn)年。此外，一些腸道微生物表現(xiàn)出的基因組特征和功能特征使得它們依賴于其宿主。這些研究結(jié)果是根據(jù)來(lái)自非洲、亞洲和歐洲的1225人的數(shù)據(jù)獲得的。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2022年9月16日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Codiversification of gut microbiota with humans”。

人類腸道中的許多微生物物種可以在世界各地的人群中找到。然而，就一種微生物物種中，不同個(gè)體和人群的微生物菌株有很大的不同。盡管它們對(duì)人類健康很重要，但迄今為止對(duì)這些菌株的來(lái)源知之甚少。此外，這些菌株中的大多數(shù)幾乎只生活在人類的腸道中。這就提出了一個(gè)問(wèn)題：人類腸道中的微生物來(lái)自哪里。

將微生物和人類的進(jìn)化史聯(lián)系起來(lái)

這些作者推測(cè)，隨著人類在全球的多樣化和擴(kuò)散，特定的微生物物種和菌株一直伴隨著人類。為了測(cè)試微生物是否與它們的人類宿主同時(shí)進(jìn)化和多樣化，他們首次系統(tǒng)地比較了人類和腸道微生物的進(jìn)化史。

這些作者為1225名人類研究參與者以及在他們的腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)的59種微生物創(chuàng)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，并使用統(tǒng)計(jì)測(cè)試來(lái)研究這些系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的匹配程度。超過(guò)60%的被調(diào)查微生物物種與它們的人類宿主的進(jìn)化史相匹配，這意味著當(dāng)人類橫跨各大洲的時(shí)候，這些微生物在人類腸道中與人類一起共同多樣化了大約10萬(wàn)年。論文通訊作者、馬克斯-普朗克生物學(xué)研究所微生物組科學(xué)系主任Ruth Ley說(shuō)，“我們不知道我們的任何腸道微生物如此緊密地跟隨我們的進(jìn)化史。”

腸道微生物變得依賴它們的宿主

Ley補(bǔ)充說(shuō)，“同樣引人注目的是，最緊跟我們進(jìn)化史的菌株現(xiàn)在是那些最依賴腸道環(huán)境的菌株。”事實(shí)上，一些與人類一起進(jìn)化的微生物菌株嚴(yán)重依賴人類的腸道環(huán)境：它們擁有更小的基因組，對(duì)氧氣水平和溫度更加敏感---這些特征使得它們很難在人體外生存。相比之下，與人類進(jìn)化史關(guān)聯(lián)較弱的微生物表現(xiàn)出更多類似于自由生活細(xì)菌的特征。

論文共同第一作者Taichi Suzuki解釋說(shuō)，“一些腸道微生物的行為就像它們是人類基因組的一部分。可以想象，這些微生物正處于從'自由生活’到依賴人體環(huán)境的過(guò)渡過(guò)程。我們已經(jīng)看到，一些人類腸道細(xì)菌在這種過(guò)渡過(guò)程上比以前認(rèn)為的更進(jìn)一步，走向不可逆轉(zhuǎn)的宿主依賴性。”Ley說(shuō)，“這從根本上改變了我們對(duì)人類腸道微生物組的看法。”

針對(duì)特定人群開(kāi)發(fā)基于微生物組的療法

為了從全球人口的不同人群獲得數(shù)據(jù)，這些作者分析了來(lái)自歐洲、亞洲和非洲的1225人的腸道微生物和基因組。糞便和唾液樣本是在德古圖賓根大學(xué)熱帶醫(yī)學(xué)研究所的研究人員以及他們?cè)谠侥虾图优畹暮献骰锇榈膸椭率占摹４送猓虻难芯咳藛T通過(guò)提供來(lái)自喀麥隆、韓國(guó)和英國(guó)招募的參與者的類似數(shù)據(jù)集來(lái)支持這項(xiàng)新的研究。

這些研究結(jié)果有助于進(jìn)一步了解長(zhǎng)期以來(lái)與當(dāng)?shù)厝祟愊嚓P(guān)的特定人群微生物。有了這些知識(shí)，基于腸道微生物組的疾病療法可以針對(duì)特定人群進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

1. Taichi A. Suzuki et al. Codiversification of gut microbiota with humans. Science, 2022, doi:10.1126/science.abm7759.

2. Gut microbes and humans on a joint evolutionary journey
https:///news/2022-09-gut-microbes-humans-joint-evolutionary.html