遺伝子のように、腸内微生物は世代から世代へと受け継がれます

遺伝子のように、腸内微生物は世代から世代へと受け継がれます
 腸内微生物叢は、個別化医療においても役割を果たしている可能性があります。 ゲッティ イメージズ プラス経由の nopparit/iStock

最初の人類がアフリカを出たとき、彼らは腸内細菌を持ち歩いていました。 結局のところ、これらの微生物もそれらとともに進化しました。

世界 人間の腸内微生物叢 数百種から数千種の細菌で構成されており、 古代. 微生物の特定の種の中で、異なる菌株は異なる遺伝子を持っています。 あなたの健康とあなたがかかりやすい病気に影響を与える.

があります 顕著な変化 世界中のさまざまな国に住む人々の間の腸内微生物叢の微生物組成と多様性。 研究者は、食事などのマイクロバイオームの構成に影響を与える要因を理解し始めていますが、異なるグループが腸内に同じ種の微生物の異なる株を持っている理由についてはまだ限られた理解しかありません.

私たちは研究する研究者です 微生物の進化 および 微生物叢。 私たちの 最近発表された研究 微生物が世界中を旅するにつれて、初期の現代人の宿主とともに多様化しただけでなく、腸内での生活に制限することで人間の進化をたどったことを発見しました。

腸内微生物叢は、健康の多くの分野で重要な役割を果たしています。

 

微生物は人類と進化の歴史を共有している

私たちは、人間が世界中に広がり、遺伝的に多様化するにつれて、腸内の微生物種も多様化したという仮説を立てました。 言い換えれば、腸内微生物とその宿主である人間は「共多様化」し、一緒に進化しました。ちょうど人間が多様化して、アジアの人々がヨーロッパの人々と異なって見えるようになったのと同じように、彼らのマイクロバイオームもそうでした.

これを評価するには、世界中の人々から得たヒトゲノムとマイクロバイオームのデータを組み合わせる必要がありました。 ただし、この研究を開始した時点では、個人のマイクロバイオーム データとゲノム情報の両方を提供するデータ セットは限られていました。 公開されているデータのほとんどは北米と西ヨーロッパのものであり、世界中の人口をより代表するデータが必要でした。

そのため、私たちの研究チームは、カメルーン、韓国、英国の既存のデータを使用し、さらにガボン、ベトナム、ドイツの母親とその幼い子供たちを募集しました. 成人から唾液サンプルを採取して遺伝子型または遺伝的特徴を確認し、糞便サンプルを採取して腸内微生物のゲノムを配列決定しました。

私たちの分析では、839 人の大人と 386 人の子供のデータを使用しました。 ヒトと腸内微生物の進化の歴史を評価するために、 系統樹 一人一人と、最も一般的に共有されている微生物種の59株について。


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人間の木と微生物の木を比較すると、それらがどの程度一致しているかの勾配を発見しました。 一部のバクテリア ツリーは人間のツリーとまったく一致しませんでしたが、いくつかは非常によく一致し、これらの種が人間と共多様化したことを示しています。 実際、いくつかの微生物種は、数十万年以上にわたって進化の過程を歩んできました。

カット micos2 0 17 人間の参加者 (左) と XNUMX つの細菌種 (右) のこれら XNUMX つの系統樹は、進化の過程で一緒に多様化した可能性が高いことを示しています。 Suzuki et al., Science Volume 377, abm7759 (2022) の許可を得て転載, CC BY-NC-ND

また、人間とともに進化した微生物は、人間と共多様化しなかった微生物と比較して、独自の遺伝子と形質のセットを持っていることもわかりました。 人間と提携した微生物は、ゲノムが小さく、酸素と温度に対する感受性が高く、ほとんどの場合、人間の体温以下の条件に耐えることができません。

対照的に、人間の進化との結びつきが弱い腸内微生物は、外部環境で自由に生きている細菌に特徴的な特性と遺伝子を持っています。 この発見は、共多様化した微生物が人体の環境条件に大きく依存しており、世代を超えて、または同じコミュニティに住む人々の間で、人から人へと迅速に伝染しなければならないことを示唆しています。

この感染様式を確認したところ、母親とその子供の腸内に同じ菌株が存在することがわかりました。 対照的に、共多様化されていない微生物は、体外でも十分に生存する可能性が高く、水や土壌を介してより広く伝染する可能性があります.

腸内細菌と個別化医療

腸内微生物が人間の宿主とともに進化したという私たちの発見は、人間の腸内微生物叢を見る別の方法を提供します. 腸内細菌は、数百から数千世代にわたって人々の間で受け継がれてきました。 人間が変化したように、腸内微生物も変化しました. その結果、一部の腸内微生物は、あたかもヒトゲノムの一部であるかのように振る舞います。それらは、世代間で受け継がれ、関連する個人によって共有される遺伝子のパッケージです.

個別化医療 遺伝子検査は、治療をより特異的かつ効果的なものにし始めています。 どの微生物が人々と長期的なパートナーシップを築いているかを知ることは、研究者が各集団に固有のマイクロバイオームベースの治療法を開発するのに役立つ可能性があります. 臨床医はすでに使用しています 地元産のプロバイオティクス 栄養失調を治療するために、コミュニティメンバーの腸内微生物に由来します。

私たちの調査結果は、科学者が微生物が環境内の「自由生活」から人間の腸の状態に依存するように生態学的および進化的にどのように移行するかをよりよく理解するのにも役立ちます。 共多様化された微生物は形質と遺伝子を持っています 共生細菌を思わせる 昆虫の宿主の中に住んでいます。 これらの共通の特徴は、他の動物宿主も進化の過程で共多様化した腸内微生物を持っている可能性があることを示唆しています。

人類の進化の歴史を共有する微生物に特別な注意を払うことは、それらが人間の幸福に果たす役割の理解を深めるのに役立ちます.

著者について

鈴木 太一、マイクロバイオーム科学のポスドク研究員、 マックス・プランク生物学研究所 および ルース・レイ, マイクロバイオーム科学部長, マックス・プランク生物学研究所

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.


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