Nature：你的“饮食新习惯”或正在悄悄改造你肠道里的万亿“租客”

你的肠道里住着数万亿微生物“租客”，它们构成一个比热带雨林更复杂的生态系统。据统计，全球肥胖人数自1975年以来几乎增加了三倍，而2型糖尿病、炎症性肠病等与肠道菌群密切相关的疾病也在全球范围内激增。伴随这些健康趋势的，是人类饮食结构的剧变：精加工食品、合成淀粉、人工添加剂无处不在。我们往往只关注这些食物如何影响我们的腰围和血糖，却忽略了它们可能正在对我们体内的“另一个生态系统”进行一场悄无声息的人工选择实验。

日前，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Gene-specific selective sweeps are pervasive across human gut microbiomes”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究，利用一种名为“综合连锁不平衡评分”的新算法，揭示了这场正在全球数十亿人肠道内上演的“微观进化竞赛”。

新算法：追踪菌群进化的“基因雷达”

以往，科学家们想了解肠道菌群如何适应人体，就像在黑暗的森林里找一只会伪装的猫——困难重重。因为细菌进化太快，方式太“野”，它们不仅可以通过自身DNA复制时的突变来改变，更擅长一种名为“水平基因转移”的“江湖秘籍”：直接从别的细菌那里“偷”或“借”有用的基因片段。为了捕捉这种动态的、通过基因交换传播的适应性进化，研究团队开发了“综合连锁不平衡评分”这种新型选择扫描统计量。你可以把它想象成一个超级灵敏的“基因雷达”。

它的工作原理很巧妙：当一个有益基因（比如能高效分解某种新式碳水化合物的基因）在菌群中扩散时，它会像一列高速列车，顺便把附近一些中性甚至略有害的“搭车”基因也一起带走。这种“强制绑定销售”会在基因组上留下独特的“连锁”印记。iLDS算法就是专门探测这种印记的雷达，从而精准定位那些正在全球人类肠道中“席卷天下”的适应性基因。

全球扫描：工业化饮食的“分子指纹”

研究人员利用这个“雷达”，扫描了来自全球24个人群、涵盖32种最常见肠道共生菌的基因组数据。结果令人震撼：他们发现了超过300个“选择性清除”事件——这意味着，有至少300个有益的基因突变或基因模块，正在不同人群的肠道菌群中快速传播，成为“主流配置”。

分析这些被“选中”的基因功能，一个清晰的模式浮现出来：与碳水化合物代谢相关的基因是适应性进化的热点。这直接指向了驱动进化的核心压力—宿主饮食。其中最引人注目的发现之一，是与麦芽糊精代谢相关的基因在工业化人群肠道菌群中普遍受到强烈选择。麦芽糊精是一种从玉米、马铃薯等淀粉中提取的合成碳水化合物，因其增稠、增甜、延长保质期等特性，被广泛用于沙拉酱、冰淇淋、能量棒等无数加工食品中。

研究显示，这个名为 “mdxEF”的基因位点在所有被研究的工业化人群（如美国人、欧洲人）的肠道菌群中都出现了适应性清除信号，但在非工业化人群（如传统的狩猎采集者）中则完全没有。这相当于在细菌的基因里，找到了工业化饮食留下的“分子指纹”。

在基因特异性选择清除过程中，常见非同义突变与同义突变之间的连锁不平衡

大分流：两种世界的肠道进化路径

研究进一步揭示了深刻的“菌群进化大分流”：

（1）工业化人群：他们共享更多的适应性基因清除事件，表明他们面临着相似的选择压力（如高加工食品、低纤维饮食、特定的食品添加剂等）。

（2）非工业化人群：他们的肠道菌群则沿着另一条路径进化，适应性更多指向消化传统食物中的复杂纤维和天然碳水化合物。

两组人群之间仅有3个适应性清除事件是共享的，却有32个是各自独有的。这意味着，现代生活方式不仅改变了我们的外表和生活，更在分子层面上，将我们体内的微生物生态系统推向了与祖先截然不同的演化方向。研究者比喻道，这就像你的肠道菌群在根据你的购物小单进行“软件升级”，而你每周放进购物车里的加工食品，正在悄悄编写升级代码。

从“看见”进化到“驾驭”健康

这项研究的突破性不仅在于发现现象，更在于它提供了一套强大的工具。iLDS算法使我们能够实时“看见”微生物群体水平的快速进化，这为理解许多现象打开了新窗口：

（1）疾病关联：某些菌群的适应性进化，是否以牺牲宿主的长期健康为代价？（例如，高效分解简单糖分的菌株占优，可能加剧宿主肥胖和代谢紊乱）。

（2）精准干预：能否设计“定向益生菌”，其携带的基因模块能针对性纠正菌群在现代化压力下产生的“不良进化”？

（3）个性化营养：通过分析个人菌群的“进化谱”，能否制定更有效的个性化饮食方案？

当然，这项研究也留下了悬念：检测到的数百个适应性事件只是冰山一角，保守的算法可能遗漏了更多。每一个被“选中”的基因如何具体影响菌群生态和宿主健康，将是未来研究的热点。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Wolff, R., Garud, N.R. Gene-specific selective sweeps are pervasive across human gut microbiomes. Nature (2025). doi：10.1038/s41586-025-09798-y