PNAS：机体的微生物组能塑造你的生活？那么其是从何而来呢？

2022年2月13日 讯 /生物谷BIOON/ --肠道微生物组是一个由生活在人类机体中的数百至数千种微生物群落所组成的生态协同，这些群落影响着人类的健康、生育能力甚至寿命，那么它们首先会到达哪里呢？近日，一篇发表在国际杂志PNAS上题为“Stochastic microbiome assembly depends on context”的研究报告中，来自西蒙弗雷泽大学等机构的科学家们通过研究揭示了关于组成我们每个人机体肠道微生物群落是如何获得的关键细节信息，相关研究结果对于诸如粪便移植和益生菌管理等治疗方法有着非常重要的影响。

图片来源：Navid Marvi,Carnegie Institution for Science

研究者Ludington解释道，个体之间的微生物组组成存在着巨大差异，比如，如果你看一下适应生活在人类胃肠道系统中的所有细菌群落的综合，其中大多数并不存在于大部分人机体中，这就是这些肠道菌群拥有难以置信的多样性的原因了。包括遗传学、饮食和环境在内的多种元素的组合或会促进机体微生物组之间的差异，但是，这些输入信息和成功定植到肠道中的物种之间似乎并没有直接的关联，每次当我们接触到一种新的微生物时，其是否会被吸收并成为我们机体肠道生态系统中的一员，都有一个就会因素在发挥着作用，研究人员决定开始理解能重塑这种定植过程几率的风险因素。

尽管很多研究人员研究了自然人群机体的微生物组组成，但很少有人尝试利用一种受控的环境来揭示新物种如何成功加入到肠道微生物生态系统中；为此研究人员就开发了一种生态模型，并理解人类是如何获得属于我们自身特定肠道群落的特定微生物组合的。通过对相对不太复杂的果蝇微生物组进行研究分析，研究者发现，暴露于一种特定的微生物或许并不能保证其能成功融入到机体的微生物组生态系统中，微生物组的状态以及与现有微生物组成员之间的相互作用或许就能决定是否新遇到的细菌能被加入到机体中。

研究者Sivak说道，即使生活在一起被喂食相同饮食的遗传结构相同的果蝇，我们也能够发现其机体微生物组组成的差异。随后研究人员利用这些研究结果建立了数学模型，并来探究越来越复杂的情况，通过这些情况就能获得新的微生物组物种，从而就能帮助理解塑造微生物组生态系统成员的社区因素。我们可以将微生物组组成想象成一个大聚会。社会动态决定了谁能早早地离开，谁能够呆到黎明。

图片来源：https://www.pnas.org/content/119/7/e2115877119

细菌的定植取决于多种复杂因素，因此研究人员才刚刚开始理解其中的机制，研究结果表明，一些物种群体或能促进彼此的定植过程，从而使其更有可能共存。这些群体之间的相互作用对于微生物组如何在个体之间传播会产生一定的影响，包括医疗专业人员如何推动个体的微生物组走向理想的组成。研究人员所部署的数学方法的好处在于，其承认，微生物的定植就好鄙视掷骰子，但如今我们能将骰子的权重归结为具有分子基础的生物学相互作用，而这种互作已经被进化所磨炼。

研究者的发现为定量分析诸如粪便移植和益生菌的治疗等疗法所依赖的机制提供了一种框架，从而有望推动个体化微生物组疗法的开发。综上，本文研究结果对于研究人员开发微生物组疗法（比如粪便微生物群落移植疗法等）具有重要的意义，这些疗法能尝试通过引入外来微生物来改变一个人的肠道微生物组。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Eric W. Jones,Jean M. Carlson,David A. Sivak, et al. Stochastic microbiome assembly depends on context, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI:10.1073/pnas.2115877119