Мікробіом кишечника також може відігравати певну роль у персоналізованій медицині. nopparit/iStock через Getty Images Plus
Коли перші люди переселилися з Африки, вони принесли з собою кишкові мікроби. Виявляється, ці мікроби також еволюціонували разом з ними.
Команда мікробіом кишечника людини складається з сотень до тисяч видів бактерій і археї. У певному виді мікробів різні штами несуть різні гени, які можуть вплинути на ваше здоров'я та хвороби, до яких ви схильні.
Існує виражена варіація у мікробному складі та різноманітності мікробіома кишечника людей, які проживають у різних країнах світу. Незважаючи на те, що дослідники починають розуміти, які фактори впливають на склад мікробіома, як-от дієта, все ще є обмежене розуміння того, чому різні групи мають різні штами одного виду мікробів у кишечнику.
Ми дослідники, які вивчають мікробна еволюція та мікробіоми. Наші Нещодавно опубліковане дослідження виявили, що мікроби не тільки диверсифікували своїх ранніх сучасних людей-господарів, подорожуючи земною кулею, вони слідували еволюції людини, обмежуючись життям у кишечнику.
Мікробіом кишечника відіграє ключову роль у багатьох сферах вашого здоров’я.
Мікроби мають спільну історію еволюції з людьми
Ми припустили, що в міру того, як люди розповсюдилися по всій земній кулі та генетично урізноманітнилися, змінилися і мікробні види в їхніх кишках. Іншими словами, кишкові мікроби та їхні людські господарі «розрізнялися» та еволюціонували разом — так само, як люди урізноманітнювалися, щоб люди в Азії виглядали інакше, ніж люди в Європі, так само змінилися їхні мікробіоми.
Щоб оцінити це, нам потрібно було об’єднати дані геному людини та мікробіома людей з усього світу. Однак набори даних, які надавали як дані про мікробіоми, так і інформацію про геноми окремих осіб, були обмежені, коли ми розпочинали це дослідження. Більшість загальнодоступних даних було отримано з Північної Америки та Західної Європи, і нам потрібні були дані, які були б більш репрезентативними для населення в усьому світі.
Тож наша дослідницька група використала наявні дані з Камеруну, Південної Кореї та Великобританії, а також додатково залучила матерів та їхніх маленьких дітей у Габоні, В’єтнамі та Німеччині. Ми зібрали зразки слини дорослих, щоб визначити їхній генотип або генетичні характеристики, а також зразки фекалій, щоб секвенувати геноми їхніх кишкових мікробів.
Для нашого аналізу ми використали дані 839 дорослих і 386 дітей. Щоб оцінити історію еволюції людини та кишкових мікробів, ми створили філогенетичні дерева для кожної людини, а також для 59 штамів найбільш поширених мікробних видів.
Коли ми порівнювали людські дерева з мікробними деревами, ми виявили градієнт того, наскільки добре вони збігаються. Деякі бактеріальні дерева взагалі не збігалися з людськими деревами, тоді як деякі збігалися дуже добре, що вказує на те, що ці види диверсифікувалися разом з людьми. Фактично, деякі мікробні види еволюціонували протягом сотень тисяч років.
Ці два філогенетичних дерева людей-учасників (ліворуч) і один вид бактерій (праворуч) тісно збігаються, що вказує на те, що вони, ймовірно, разом диверсифікувалися в ході еволюції. Передруковано з дозволу Suzuki et al., Science Volume 377, abm7759 (2022), CC BY-NC-ND
Ми також виявили, що мікроби, які еволюціонували в тандемі з людьми, мають унікальний набір генів і рис порівняно з мікробами, які не диверсифікувалися разом з людьми. Мікроби, які співпрацювали з людьми, мають менші геноми та більшу чутливість до кисню та температури, здебільшого нездатні переносити умови, нижчі за температуру людського тіла.
Навпаки, кишкові мікроби з слабкішими зв’язками з еволюцією людини мають ознаки та гени, характерні для вільноживучих бактерій у зовнішньому середовищі. Це відкриття свідчить про те, що різноманітні мікроби дуже сильно залежать від умов навколишнього середовища людського організму і повинні швидко передаватися від однієї людини до іншої, передаючись або з покоління в покоління, або між людьми, які живуть в тих самих громадах.
Підтверджуючи цей шлях передачі, ми виявили, що матері та їхні діти мали однакові штами мікробів у кишечнику. Навпаки, мікроби, які не були диверсифіковані, з більшою ймовірністю виживали поза організмом і могли ширше передаватися через воду та ґрунт.
Кишкові мікроби та персоналізована медицина
Наше відкриття про те, що кишкові мікроби еволюціонували разом зі своїми господарями, пропонує ще один спосіб побачити мікробіом кишечника людини. Кишкові мікроби передавались між людьми протягом сотень і тисяч поколінь, наприклад оскільки люди змінювалися, змінювалися і їхні кишкові мікроби. Як наслідок, деякі кишкові мікроби поводяться так, ніби вони є частиною геному людини: вони являють собою пакети генів, які передаються між поколіннями та спільно використовуються спорідненими особами.
Персоналізована медицина і генетичне тестування починають робити лікування більш конкретним і ефективним для людини. Знання того, які мікроби мають довготривалі партнерські стосунки з людьми, може допомогти дослідникам розробити лікування на основі мікробіомів, специфічне для кожної популяції. Клініцисти вже використовують пробіотики місцевого походження отримані з кишкових мікробів членів спільноти для лікування недоїдання.
Наші висновки також допомагають вченим краще зрозуміти, як мікроби екологічно та еволюційно переходять від «вільного життя» в навколишньому середовищі до залежності від умов людського кишечника. Кодиверсифіковані мікроби мають ознаки та гени нагадують симбіонтів бактерій які живуть всередині хазяїв комах. Ці спільні особливості свідчать про те, що інші тварини-господарі також можуть мати кишкові мікроби, які разом з ними диверсифікувалися в процесі еволюції.
Приділяючи особливу увагу мікробам, які мають спільну історію еволюції людини, можна покращити розуміння ролі, яку вони відіграють у добробуті людини.
Про авторів
Тайчі А. Сузукі, Докторський науковий співробітник у галузі мікробіомології, Інститут біології Макса Планка та Рут Лей, директор відділу мікробіомології, Інститут біології Макса Планка
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Тіло веде рахунок: мозок, розум і тіло в лікуванні травми
Бесселя ван дер Колка
Ця книга досліджує зв’язки між травмою та фізичним і психічним здоров’ям, пропонуючи ідеї та стратегії зцілення та відновлення.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Дихання: нова наука втраченого мистецтва
Джеймс Нестор
Ця книга досліджує науку та практику дихання, пропонуючи ідеї та методи покращення фізичного та психічного здоров’я.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Парадокс рослин: приховані небезпеки в «здорових» продуктах, які викликають хвороби та збільшення ваги
Стівен Р. Гандрі
Ця книга досліджує зв’язки між дієтою, здоров’ям і хворобою, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та самопочуття.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Кодекс імунітету: нова парадигма справжнього здоров’я та радикальної боротьби зі старінням
Джоел Грін
Ця книга пропонує новий погляд на здоров’я та імунітет, спираючись на принципи епігенетики та пропонуючи ідеї та стратегії для оптимізації здоров’я та старіння.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Повний посібник із голодування: зцілюйте своє тіло за допомогою періодичного, іншого дня та тривалого голодування
доктора Джейсона Фунга та Джиммі Мура
Ця книга досліджує науку та практику голодування, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та благополуччя.
