进入肠道逐渐发育成家的细菌

麻省理工学院的研究人员分析了群体基因组学和宏基因组学，以研究脆弱类杆菌的微生物组进化，脆弱类杆菌是人类大肠中最常见的细菌之一。在4月23日发表在《细胞宿主微生物》上的一篇论文中，作者描述了常见的肠道微生物如何在个体内部以及东西方文化之间适应和发展。

“生长在人体内的脆弱拟杆菌菌株已经在这种类似肠道的环境中存在了数百万年，因此与新宿主的肠道相遇的想法将诱导一系列新的适应性突变，这些共生体仍将快速发展，这让我们感到惊讶，”麻省理工学院微生物信息学和治疗学中心生物工程教授兼联合主任埃里克阿尔姆说。

Alm和他的同事的分析表明，至少有16个基因在人体内发生了进化，大多数突变都针对与细胞纤维摄取和细胞包膜生物合成相关的途径。尽管他们观察到的突变反复出现在同一类型的基因中，并且在这些基因的相似位置上，但每个人获得突变的特定基因通常是不同的，这表明细菌正在被个性化。“拟杆菌物种正在帮助消化大肠中的复杂纤维，这些纤维来自于你吃的食物，所以它们的适应性可能与个性化的饮食有关，”第一作者之一、Alm实验室成员赵世杰说。

然而，对这些基因为什么被靶向的解释可能不仅限于饮食选择。例如，快速进化可能是避免噬菌体和免疫细胞所需的策略。“这些突变可能是改变脆弱类杆菌和免疫系统之间相互作用的原因，”第一作者之一、现任麻省理工学院土木与环境工程系助理教授塔米利伯曼(@contaminatedsci)说。“或者，它可能是一种增强抵御微生物群其他成员攻击能力的技术。”

此外，作者发现西方和东方元基因组的突变存在差异，在西方参与者中有一个等位基因被高度选择——每个人都有独立的突变——但在中国受试者中很少见。这种惊人的差异在于生物功能未知的基因，但作者认为，找出各大洲不同压力的来源可能会有新的发现。

通常，当研究人员考虑微生物组的变化时，他们是在研究微生物组的物种组成是否保持不变，而不是在特定物种中可能发生变化。然而，鉴于这些发现，密切关注个体共生体的适应性，特别是当它涉及益生菌选择和微生物治疗时，可能会成为一个焦点。

“这不是一件可怕的事情——我认为我们只需要意识到并考虑到这样一个事实，即你可以在实验室里做很多测试，但一旦共生产品进入现实世界，成为一个真实的人，它就可以进化——它的表现型可以改变——这可能很难预测，”Alm说。

展望未来，作者计划进行更多的力学研究，对不同种类的共生生物在疾病和健康条件下进行宏基因组和基因组分析，以更好地了解微生物组内部的进化程度。

“如果这种肠道细菌在被引入新的宿主后迅速进化，那么我们可能会在不同类型的细菌中看到完全不同的路径，这将非常令人兴奋，”Alm说。

作者承认这项工作是由布罗德研究所和勃林格殷格翰资助的。Eric Alm是Finch Therapeutics的联合创始人和股东，该公司专门从事微生物组的靶向治疗。

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