Cell Rep:测序揭示人类肠道菌群的进化

【字体: 时间:2016年02月29日 来源:生物通

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  与狩猎者相比,西方人的肠道微生物种类较少,但这些微生物群为什么会有此差异,一直都是一个谜。2月25日,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。

  

生物通报道:与狩猎者相比,西方人的肠道微生物种类较少,但这些微生物群为什么会有此差异,一直都是一个谜。2月25日,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。这一发现,对于“什么因素可能会引起我们肠道菌群的差异——这被认为与西方人群的代谢紊乱有关”,提供了深入的了解。

本文第一作者、加州J. Craig Venter研究所的微生物生态学家Andres Gomez指出:“这项研究首次表明,传统农业生产者的微生物组表现出一种中间状态,处于狩猎采集者和西方工业化社会人类的微生物组之间。”Gomez认为,这种梯度可能是班图传统农业生产者已经逐步过渡到西方生存模式的证据,这种转变可能是现代人类进化出他们肠道菌群的方式。这项研究涉及一组国际合作者,包括资深作者、明尼苏达大学的Ran Blekhman和共同作者、伊利诺伊大学香槟分校的Steven Leigh和捷克共和国科学院的Klara Petrzelkova。

在这项研究中所分析的狩猎采集者,称为BaAka侏儒族,他们很大程度上依赖于野味、鱼类、水果和蔬菜为生。然而,班图人则完全依靠市场经济。这些农民种植薯类、水果和其他植物,利用面粉类产品,饲养山羊来吃肉。他们还使用抗生素和其他治疗药物。

Gomez最初在BaAka大猩猩跟踪器的帮助下研究野生大猩猩肠道微生物的过程中,受到启发,来比较这两个群体的肠道微生物。Gomez说:“我见过这些人,发现他们的生活方式是迷人的。他们几乎没有受到西方社会的影响。”他和他的同事们也与班图语的研究助理一起工作,并决定收集这两个群体的粪便标本,进行分析。研究小组观察了28 个BaAka人群体成员和29个班图社会成员的样本。

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测序结果显示,BaAka人和班图人的肠道微生物是来自于类似的细菌种类,传统细菌种群的丰度在班图人中减少。与西方人微生物组数据的进一步比较表明,班图人的肠道菌群结构,落在BaAka人群和西方人群之间的一个范围内。Gomez说:“与西方人相比,BaAka人群的微生物组要更加类似于野生灵长类动物类。”

当研究人员深入研究不同细菌群落的功能时,他们发现,在处理碳水化合物和外来物质有关的途径中,BaAka人和西方人微生物之间有一个位能梯度。Gomez称:“我们怀疑,我们在班图人和美国人当中看到的碳水化合物和异生物质处理途径富集,与更多的可消化糖和治疗药物相关,而狩猎采集者消耗更多的纤维植物,而且没有服用药物或抗生素,”但他警告说,研究小组需要更具功能性的方法来支持这些预测。

Gomez说:“该研究支持一个理念,即,饮食是人类肠道菌群结构最重要的驱动力。我们就是我们所吃的食物,我们的肠道菌群是生活方式的一个非常重要的体现。”

肠道菌群因其独有的魅力,吸引着科学家们的关注,成为近几年除CRISPR技术之外的一个热门研究领域。在2014年4月,《Nature Communications》上发表的一篇论文,描述了一类仍保持着狩猎采集生活方式的人类——哈扎人的肠道菌群的“详细目录”(狩猎采集者肠道菌群“目录”出炉)。而在2014年12月份《Cell Host and Microbe》发表的一项研究,讨论了“基因和饮食哪个对肠道菌群影响更大?”(基因和饮食哪个对肠道菌群影响更大?)。在今年伊始,《Science》杂志上就发表了多项肠道菌群的研究成果,其中包括营养不良是如何影响肠道菌群,肠道真菌分解生物质,以及通过分析细菌的酶来发现新型抗生素(Science多篇文章发布肠道菌群新发现)。

(生物通:王英)

生物通推荐原文摘要:
Gut Microbiome of Coexisting BaAka Pygmies and Bantu Reflects Gradients of Traditional Subsistence Patterns
Summary:To understand how the gut microbiome is impacted by human adaptation to varying environments, we explored gut bacterial communities in the BaAka rainforest hunter-gatherers and their agriculturalist Bantu neighbors in the Central African Republic. Although the microbiome of both groups is compositionally similar, hunter-gatherers harbor increased abundance of Prevotellaceae, Treponema, and Clostridiaceae, while the Bantu gut microbiome is dominated by Firmicutes. Comparisons with US Americans reveal microbiome differences between Africans and westerners but show western-like features in the Bantu, including an increased abundance of predictive carbohydrate and xenobiotic metabolic pathways. In contrast, the hunter-gatherer gut shows increased abundance of predicted virulence, amino acid, and vitamin metabolism functions, as well as dominance of lipid and amino-acid-derived metabolites, as determined through metabolomics. Our results demonstrate gradients of traditional subsistence patterns in two neighboring African groups and highlight the adaptability of the microbiome in response to host ecology.

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