Science：揭示肠道微生物在人类肠道环境中与人类共同进化了数十万年

人类的肠道微生物组由数千种不同的细菌和古细菌（archaea）组成，这些细菌和古细菌在不同的人群和个体之间有很大的差异。在一项新的研究中，来自德国马克斯-普朗克生物研究所的研究人员如今发现了与人类宿主有着平行进化历史的肠道微生物：这些肠道微生物在人类肠道环境中与人类共同进化了数十万年。此外，一些肠道微生物表现出的基因组特征和功能特征使得它们依赖于其宿主。这些研究结果是根据来自非洲、亚洲和欧洲的1225人的数据获得的。相关研究结果发表在2022年9月16日的Science期刊上，论文标题为“Codiversification of gut microbiota with humans”。

人类肠道中的许多微生物物种可以在世界各地的人群中找到。然而，就一种微生物物种中，不同个体和人群的微生物菌株有很大的不同。尽管它们对人类健康很重要，但迄今为止对这些菌株的来源知之甚少。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。

将微生物和人类的进化史联系起来

这些作者推测，随着人类在全球的多样化和扩散，特定的微生物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，他们首次系统地比较了人类和肠道微生物的进化史。

这些作者为1225名人类研究参与者以及在他们的肠道内发现的59种微生物创建了系统发育树，并使用统计测试来研究这些系统发育树的匹配程度。超过60%的被调查微生物物种与它们的人类宿主的进化史相匹配，这意味着当人类横跨各大洲的时候，这些微生物在人类肠道中与人类一起共同多样化了大约10万年。论文通讯作者、马克斯-普朗克生物学研究所微生物组科学系主任Ruth Ley说，“我们不知道我们的任何肠道微生物如此紧密地跟随我们的进化史。”

肠道微生物变得依赖它们的宿主

Ley补充说，“同样引人注目的是，最紧跟我们进化史的菌株现在是那些最依赖肠道环境的菌株。”事实上，一些与人类一起进化的微生物菌株严重依赖人类的肠道环境：它们拥有更小的基因组，对氧气水平和温度更加敏感---这些特征使得它们很难在人体外生存。相比之下，与人类进化史关联较弱的微生物表现出更多类似于自由生活细菌的特征。

论文共同第一作者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。可以想象，这些微生物正处于从‘自由生活’到依赖人体环境的过渡过程。我们已经看到，一些人类肠道细菌在这种过渡过程上比以前认为的更进一步，走向不可逆转的宿主依赖性。”Ley说，“这从根本上改变了我们对人类肠道微生物组的看法。”

针对特定人群开发基于微生物组的疗法

为了从全球人口的不同人群获得数据，这些作者分析了来自欧洲、亚洲和非洲的1225人的肠道微生物和基因组。粪便和唾液样本是在德古图宾根大学热带医学研究所的研究人员以及他们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来自喀麦隆、韩国和英国招募的参与者的类似数据集来支持这项新的研究。

这些研究结果有助于进一步了解长期以来与当地人类相关的特定人群微生物。有了这些知识，基于肠道微生物组的疾病疗法可以针对特定人群进行调整和优化。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

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://phys.org/news/2022-09-gut-microbes-humans-joint-evolutionary.html