《Science》你的家族拥有一支历史悠久且独特的肠道“军队”

研究人员发现，肠道微生物与它们的人类宿主同时进化了数十万年。

　　

   

   

肠道微生物随着人类一起传播到全球各地。    

人类肠道微生物群由数千种不同的细菌和古生菌组成，它们在人群和个体之间差异很大。马克斯·普朗克生物研究所(Tübingen)的科学家们现在发现，肠道微生物与它们的人类宿主有着平行的进化史:这些微生物在人类肠道环境中共同进化了数十万年。此外，一些微生物表现出的基因组和功能特征使它们依赖于宿主。现在发表在Science杂志上的这项研究，研究人员展示了他们对来自非洲、亚洲和欧洲的1225个人的数据进行的研究结果。

在世界各地的人群中都能发现人类肠道中的许多微生物物种。然而，在一个微生物物种内，个体和种群之间的微生物菌株差异显著。尽管它们对人类健康很重要，但迄今为止，人们对这些菌株的起源知之甚少。此外，这些菌株中的大多数几乎只生活在人类的肠道中。这就提出了一个问题:人类肠道中的微生物来自哪里?

研究小组推测，随着人类在全球的多样化和扩散，特定的物种和菌株一直伴随着人类。为了测试微生物是否与它们的人类宿主同时进化和多样化，来自马克斯普朗克生物研究所、热带医学研究所和Tübingen大学卓越CMFI集群的研究人员首次系统地比较了人类和肠道微生物的进化史。研究人员为1225名人类研究参与者以及他们肠道内发现的59种微生物创建了系统发育树，并使用统计测试来调查这些树的匹配程度。

超过60%的被调查物种与它们的人类宿主的进化史相匹配，这意味着当人类从非洲扩散到各大洲时，这些微生物在大约10万年间在人类肠道中共同多样化。马克斯·普朗克生物研究所(Tübingen)微生物组科学部主任、CMFI副发言人Ruth Ley惊叹道:“我们不知道我们的肠道微生物会如此密切地跟随我们的进化历史。”

肠道微生物开始依赖它们的宿主

“同样值得注意的是，与我们的历史最密切相关的菌株现在是那些最依赖肠道环境的菌株，”Ley补充说。事实上，一些与人类一起进化的微生物株严重依赖于人类的肠道环境:它们拥有更小的基因组，对氧气水平和温度更敏感——这些特征使得它们很难在人类体外生存。相比之下，与人类历史关联较弱的微生物表现出更多与游离活菌相似的特征。Taichi Suzuki解释说:“一些肠道微生物的行为就像它们是人类基因组的一部分。”Liam Fitzstevens共同撰写了这项研究。Suzuki补充说:“你可以想象，这些微生物正处于从‘自由生活’到依赖人体环境的梯度上。我们已经看到，一些人类肠道细菌在朝着不可逆宿主依赖的梯度上走得比之前想象的更远。”Ley进一步表示:“这从根本上改变了我们对人类肠道微生物群的看法。”

为了从全球人口的不同子集中获得数据，研究团队分析了欧洲、亚洲和非洲1225个人的肠道微生物和基因组。粪便和唾液样本是在Tübingen大学热带医学研究所的研究人员及其在越南和加蓬的合作伙伴的帮助下收集的。此外，全球的研究人员通过提供从喀麦隆、韩国和英国招募的参与者的类似数据集来支持这项研究。

这项研究的发现有助于进一步了解长期以来与当地人口有关的种群特异性微生物。有了这些知识，基于微生物的疾病疗法就可以适应和改进为针对人群的治疗。

Codiversification of gut microbiota with humans