作者:宋檢 時間:2022-11-22 來源:互聯網
根據《Science》雜志發表的一項新研究表明,我們腸道內的細菌已經傳遞了幾百萬年——在我們人類之前,從而表明,進化在人們腸道微生物的組成中起著較以前更大的作用。
研究人員所研究的細菌指導著我們腸道的早期發展,訓練我們的免疫系統對抗病原體,甚至可能影響我們的情緒和行為。
這項研究包括一個國際科學家小組,是由得克薩斯大學奧斯汀分校綜合生物學教授Howard Ochman,和得克薩斯大學奧斯汀分校前研究生、目前在加州大學伯克利分校的博士后研究員Andrew Moeller帶領。Ochman稱:“我們的腸道菌群——我們可以從環境中的許多來源獲得,實際上已經在我們體內共同演化了這么長時間,這是令人驚訝的,微生物已經被傳遞了超過成千上萬個世代。”
科學家發現,隨著人類和非洲類人猿從一個共同的祖先分化成不同的物種,存在于他們共同祖先的細菌,也演變成與每個宿主相關的不同菌株。
在進一步的分析中,科學家們發現了遺傳學證據表明,隨著宿主進化成不同的物種,細菌在同一時間也分成不同的物種。一種這樣的細菌分化發生在大約1560萬年前,當時大猩猩與其他的原始人類分化開來。其他細菌的分化發生在大約530萬年前,當時人類譜系于導致黑猩猩和倭黑猩猩的譜系發生了分化。
Moeller說:“很長一段時間以來,我們都知道,人類和我們的*親密的親戚——類人猿,在腸道中攜帶有這些細菌。我們想回答的*大問題是,這些細菌來自哪里?我們是從我們的環境,或從我們的進化歷史獲得它們嗎?它們在宿主譜系中持續了多久?”
在這項研究之前,科學家對于“腸道微生物菌株在單個人科普系中持續的時間足夠長,從而導致cospeciation——兩個物種并行進化的一個過程”,有很大的意見分歧。一些微生物的持久性可能已受到飲食、地理變化或使用抗生素的威脅。
研究人員研究了野生非洲大猿——黑猩猩、倭黑猩猩與大猩猩的糞便標本,也分析了生活在康涅狄格的人類糞便。化石和遺傳學證據已證實,所有這四個物種——被稱為人科,是從生活在1000萬多年前的一個共同祖先演變而來的。
糞便樣本中含有從宿主動物腸道脫落的微生物。科學家們利用基因測序,分析了每一份糞便樣本中存在的一個特定細菌基因的不同版本。根據這些數據,他們重建了構成人類腸道微生物組的20%以上的三組腸道菌群的進化樹。
兩組細菌——Bacteriodaceae和雙歧桿菌科的進化樹,酷似人科動物的進化樹。但是,有一些微妙的差異,如個別的細菌菌株隨著時間的推移從四個宿主物種中的一個消失。
第三個細菌——一組被稱為毛螺旋菌的系譜樹,更復雜。顯然至少有四次,這些細菌被轉移到不同的宿主物種之間。研究人員推測,因為這些細菌形成孢子,并因此可能在它們的寄主外存活了很長一段時間,所以它們很容易在物種之間傳播。
研究人員還不能確定,數百萬年來,這三個古老的菌株是如何從一個宿主世代傳下來的。此前的研究表明,我們從母親那里**次接種了我們的腸道微生物,因為我們是通過產道出生的。在整個一生中,我們也接收到來自社會干預的微生物。研究人員懷疑,這兩種傳播模式負責維持著我們與細菌BFFs的多代關系。
Moeller說:“對我來說是*令人興奮的是,細菌和宿主之間的這種共分化(codiversification),可能追溯到以前更久的時間。也許我們可以將我們的腸道微生物,追溯回到我們與所有哺乳動物、所有爬行動物、所有兩棲類動物,甚至所有脊椎動物的共同祖先。如果這是真的,那真是太神奇了。”
短短6年,腸道菌群已成為科研界*為火暴的領域之一。其相關研究成果經常占據《自然》《科學》和《細胞》雜志封面,而這些**雜志也不免專門為其編發增刊,比如《科學》雜志在4月29日就第二次以專刊的形式系列發表腸道菌群方面的研究。相關閱讀:腸道菌群已成為科研界*為火爆的領域之一。
今年2月,在《Cell Reports》發表的一項研究中,研究人員描述了中非共和國班圖人群體的腸道微生物,這個傳統的人類群體,有一些西化的生活方式。相關閱讀:Cell Rep:測序揭示人類腸道菌群的進化。
*近在《Trends in Ecology and Evolution》發表的一項研究中,Shapira——致力于研究秀麗隱桿線蟲的腸道微生物,有證據顯示,微生物群通過與宿主一起進化,或通過在關鍵時刻介入以幫助宿主適應一個新的環境挑戰,影響并有助于宿主的進化。相關閱讀:Cell子刊綜述:腸道菌群與宿主進化。
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