细菌组：基因组研究的下一个宝藏

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[生物通讯]华盛顿大学医学院的研究人员完成了一种常见肠道细菌－－多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）的基因组测序。有关结果发表在3月28日期的《科学》上。

“既然人类基因组的草图已经完成，研究调节我们基因表达的环境影响力就成为至为关键的下一个目标。”华盛顿大学分子生物学与药理学系主任、著名教授Jeffrey I. Gordon医学博士说道。“人类与寄生在我们肠道中的数十亿细菌保持着互惠互利的共生关系。发现这些细菌如何操纵我们的生物学过程来使自身和我们机体都收益，将会为了解我们的健康基础提供新线索，并为预防和治疗各种疾病提供新策略。”

据Gordon说，为了对人类作为自然界一种生命形式有一个全面的了解，我们需要考虑人体是多种微生物群体从生到死的家园。据估计成人体内的微生物细胞比人体细胞多10倍。

肠道隐匿着最大的细菌群。虽然肠道内确切的生物多样性程度还不清楚，但肠道似乎至少含有1000种不同的细菌物种，它们的集体基因组（细菌组，microbiome）含有的基因比人类基因组中的基因多100倍。这些细菌提供了人类缺少的某些代谢能力，包括处理人类基因不能分解的营养物质的能力。

由于多形拟杆菌在肠道中的盛行，Gordon的研究小组将其作为人体细菌的一个代表进行了分析。

“多形拟杆菌是在一个关键的发育转变发生时开始盛行的，当时婴儿刚刚断奶，开始食用富含多糖的饮食。”Gordon解释说。

通过破译多形拟杆菌的基因组，他和他的学生－－生物学与生物医学科学系生化与计算生物学计划的小组成员Jian Xu和 Magnus Bjursell识别出多形拟杆菌用来建立其与宿主的互惠联盟的策略。

例如，多形拟杆菌基因组的4800个基因中，有超过100个似乎是致力于从肠道中回收饮食中的多糖的。超过170种酶可以用来将人类饮食中的这些关键组成成分分解为能够发酵和吸收的单糖。

研究小组还发现，多形拟杆菌含有感知环境的精细而又新颖的“仪器”,这样它们就可以在获得营养的时候表达出可以捕捉并降解多糖的正确酶组合。另外，多形拟杆菌还含有丰富的使其能够在自身细胞表面生产糖类的基因。通过改变细胞表面糖外壳的特征，多形拟杆菌可以进行伪装，从而躲过宿主的免疫系统。

多形拟杆菌似乎还有着良好的装备可以随时间重塑其基因组。这种能力可能就是我们了解细菌与其宿主之间共生关系的建立和维护的进化过程的关键。

“通过审视我们人类自身的基因组，同时研究与我们共同进化的细菌合作伙伴的基因组，我们就有机会找到关于生态学和进化的一些基本问题的答案，找到我们人类生理过程确立的决定性因素。”Gordon指出。肠道细菌组代表了生物学家们下一个探索的科学前沿。细菌组不仅有着帮助我们更全面了解与我们机体相关的补充基因的潜力，而且还代表了一个可以成为收获明日药物的富饶土地。（生物通编译，未经授权，请勿转载）