Science惊人发现:肠道菌早于人类出现之前

百检网 2022-11-22

根据《Science》杂志发表的一项新研究表明,我们肠道内的细菌已经传递了几百万年——在我们人类之前,从而表明,进化在人们肠道微生物的组成中起着较以前更大的作用。

研究人员所研究的细菌指导着我们肠道的早期发展,训练我们的免疫系统对抗病原体,甚至可能影响我们的情绪和行为。

这项研究包括一个国际科学家小组,是由得克萨斯大学奥斯汀分校综合生物学教授Howard Ochman,和得克萨斯大学奥斯汀分校前研究生、目前在加州大学伯克利分校的博士后研究员Andrew Moeller带领。Ochman称:“我们的肠道菌群——我们可以从环境中的许多来源获得,实际上已经在我们体内共同演化了这么长时间,这是令人惊讶的,微生物已经被传递了超过成千上万个世代。”

科学家发现,随着人类和非洲类人猿从一个共同的祖先分化成不同的物种,存在于他们共同祖先的细菌,也演变成与每个宿主相关的不同菌株。

在进一步的分析中,科学家们发现了遗传学证据表明,随着宿主进化成不同的物种,细菌在同一时间也分成不同的物种。一种这样的细菌分化发生在大约1560万年前,当时大猩猩与其他的原始人类分化开来。其他细菌的分化发生在大约530万年前,当时人类谱系于导致黑猩猩和倭黑猩猩的谱系发生了分化。

Moeller说:“很长一段时间以来,我们都知道,人类和我们的*亲密的亲戚——类人猿,在肠道中携带有这些细菌。我们想回答的*大问题是,这些细菌来自哪里?我们是从我们的环境,或从我们的进化历史获得它们吗?它们在宿主谱系中持续了多久?”

在这项研究之前,科学家对于“肠道微生物菌株在单个人科普系中持续的时间足够长,从而导致cospeciation——两个物种并行进化的一个过程”,有很大的意见分歧。一些微生物的持久性可能已受到饮食、地理变化或使用抗生素的威胁。

研究人员研究了野生非洲大猿——黑猩猩、倭黑猩猩与大猩猩的粪便标本,也分析了生活在康涅狄格的人类粪便。化石和遗传学证据已证实,所有这四个物种——被称为人科,是从生活在1000万多年前的一个共同祖先演变而来的。

粪便样本中含有从宿主动物肠道脱落的微生物。科学家们利用基因测序,分析了每一份粪便样本中存在的一个特定细菌基因的不同版本。根据这些数据,他们重建了构成人类肠道微生物组的20%以上的三组肠道菌群的进化树。

两组细菌——Bacteriodaceae和双歧杆菌科的进化树,酷似人科动物的进化树。但是,有一些微妙的差异,如个别的细菌菌株随着时间的推移从四个宿主物种中的一个消失。

第三个细菌——一组被称为毛螺旋菌的系谱树,更复杂。显然至少有四次,这些细菌被转移到不同的宿主物种之间。研究人员推测,因为这些细菌形成孢子,并因此可能在它们的寄主外存活了很长一段时间,所以它们很容易在物种之间传播。

研究人员还不能确定,数百万年来,这三个古老的菌株是如何从一个宿主世代传下来的。此前的研究表明,我们从母亲那里**次接种了我们的肠道微生物,因为我们是通过产道出生的。在整个一生中,我们也接收到来自社会干预的微生物。研究人员怀疑,这两种传播模式负责维持着我们与细菌BFFs的多代关系。

Moeller说:“对我来说是*令人兴奋的是,细菌和宿主之间的这种共分化(codiversification),可能追溯到以前更久的时间。也许我们可以将我们的肠道微生物,追溯回到我们与所有哺乳动物、所有爬行动物、所有两栖类动物,甚至所有脊椎动物的共同祖先。如果这是真的,那真是太神奇了。”

短短6年,肠道菌群已成为科研界*为火暴的领域之一。其相关研究成果经常占据《自然》《科学》和《细胞》杂志封面,而这些**杂志也不免专门为其编发增刊,比如《科学》杂志在4月29日就第二次以专刊的形式系列发表肠道菌群方面的研究。相关阅读:肠道菌群已成为科研界*为火爆的领域之一。

今年2月,在《Cell Reports》发表的一项研究中,研究人员描述了中非共和国班图人群体的肠道微生物,这个传统的人类群体,有一些西化的生活方式。相关阅读:Cell Rep:测序揭示人类肠道菌群的进化。

*近在《Trends in Ecology and Evolution》发表的一项研究中,Shapira——致力于研究秀丽隐杆线虫的肠道微生物,有证据显示,微生物群通过与宿主一起进化,或通过在关键时刻介入以帮助宿主适应一个新的环境挑战,影响并有助于宿主的进化。相关阅读:Cell子刊综述:肠道菌群与宿主进化。

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