《iScience》：Gut microbiota composition of India’s Baiga tribe: Insights from an indigenous particularly vulnerable tribal group
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为探究印度次大陆传统觅食生活方式向现代化城市环境转变过程中肠道微生物组多样性的变化，研究人员采用鸟枪法宏基因组学（shotgun metagenomics）对50名成年人（25名来自土著、觅食且特别脆弱部落群体（particularly vulnerable
为探究印度次大陆传统觅食生活方式向现代化城市环境转变过程中肠道微生物组多样性的变化，研究人员采用鸟枪法宏基因组学（shotgun metagenomics）对50名成年人（25名来自土著、觅食且特别脆弱部落群体（particularly vulnerable tribal group, PVTG）的Baiga部落，25名来自印度中部博帕尔的城市人群）的肠道微生物群进行比较。Baiga部落维持了一个多样化的生态系统，富含纤维降解细菌如Roseburia和Faecalibacterium，形成适合复杂碳水化合物发酵的共生网络。城市微生物组的系统发育多样性（phylogenetic diversity）和均匀度（evenness）较低，Prevotella copri和乳制品适应类群的相对丰度较高。在功能层面，部落肠道保留了环境感知和复杂植物代谢的通路，而城市肠道则富集了与潜在炎症相关的通路。这些发现表明Baiga部落是人类微生物多样性得以保存的储库，与代谢健康密切相关。
研究背景方面，人类肠道微生物组是人体生理的重要组成部分，参与营养消化、毒性物质代谢及短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）等有益化合物的产生。工业化社会中非传染性疾病发病率上升与肠道菌群失调（dysbiosis）相关，涉及结肠癌、炎症性肠病、抑郁症、高血压和肥胖等疾病。建立多样性丧失的基线需要研究工业化背景之外的人群。传统微生物组通常比西方人群更多样化，西方肠道中纤维降解细菌丰度较低而黏液降解细菌丰度较高，促发系统性炎症，并伴随特定VANISH（volatile and/or associated negatively with industrialized societies of humans）类群的丧失。然而传统人群并非单一模式，其微生物变异受当地生计方式和环境压力驱动。印度次大陆具有遗传、文化和生态多样性，是微生物组研究的重要区域，但许多传统人群仍未得到表征。Baiga部落是印度75个PVTG之一，其文化伦理禁止使用犁具，优先从事狩猎、捕鱼和轮作，是研究祖先人类-微生物共生关系的关键未表征人群。研究人员采用鸟枪法宏基因组学对Baiga部落肠道微生物组进行表征，并与博帕尔城市队列进行组成和功能架构的对比，旨在识别印度背景下与工业化相关的微生物特征差异，为全球人类微生物组多样性图谱贡献数据。
在技术方法方面，研究纳入50名健康成年人（Baiga部落25名，博帕尔城市人群25名），样本来源于印度中央邦Khatiya Narangi森林村庄及博帕尔市。采用牛津纳米孔技术（Oxford Nanopore Technologies, ONT）长读长鸟枪法宏基因组测序，结合Kraken 2进行分类学分析，利用六种独立计算框架（T-test/ANOVA、Mann-Whitney/Kruskal-Wallis、edgeR、DESeq2、MaAsLin2、LEfSe）进行共识差异丰度（differential abundance, DA）分析，并通过ALDEx2进行功能通路差异分析，同时构建共现网络及采用XGBoost与SHAP进行机器学习预测建模。
研究结果方面，第一，人口学、生活方式和饮食模式差异显著：城市队列身高体重较高（164.80 ± 11.23 cm；65.56 ± 9.73 kg），Baiga部落体重较轻（157.64 ± 8.30 cm；49.24 ± 6.95 kg）；Baiga部落BMI为19.87 ± 2.84，城市队列为24.25 ± 3.44。Baiga部落常规饮用自然发酵的马华酒（mahua spirit），咀嚼烟草频率较高（76%），睡眠规律为7至9小时，仅饮用未经处理的手泵水；城市队列以精制谷物、乳制品和超加工食品为主，饮用过滤水。第二，物种水平α多样性显示城市队列多样性较低：Baiga部落在Shannon指数（p = 0.0039）和Simpson指数（p = 0.0008）上显著较高；Chao1指数和Faith系统发育多样性（Faith's PD）在城市队列中中位数和低四分位数降低，但整体均值差异仅接近显著性边界（p = 0.0839；p = 0.083）。第三，β多样性分析显示部落与城市微生物组显著分离：基于Bray-Curtis距离的主坐标分析（PCoA）显示PERMANOVA F = 6.6696，R2 = 0.122，p = 0.001；Jaccard距离同样显著分离（F = 1.8635，R2 = 0.037，p = 0.001），表明存在生态梯度而非完全离散的聚类。第四，分类学谱与相对丰度变化方面：Baiga部落保留较多Firmicutes（24.86% vs. 14.3%），城市队列Bacteroidetes（79.67% vs. 68.65%）和Actinobacteria（1.75% vs. 0.52%）扩张；属和种水平上，Baiga部落富含Roseburia（5.36% vs. 2.25%）和Faecalibacterium（3.25% vs. 1.61%），包括Faecalibacterium prausnitzii（2.77% vs. 1.33%）和Roseburia inulinivorans（1.75% vs. 0.47%）；城市肠道以Prevotella为主（73.36% vs. 59.19%），主要为Prevotella copri（64.37% vs. 46.94%），以及乳制品适应的Bifidobacterium（1.32% vs. 0.12%）和Escherichia coli（2.14% vs. 1.01%）。第五，共识差异丰度分析显示：城市队列显著增加乳酸产生菌种包括Bifidobacterium adolescentis（平均log2倍数变化 = 5.16）、B. longum（4.57）、B. catenulatum（4.54）、Lactobacillus amylovorus（5.72）、Limosilactobacillus fermentum（5.14），以及代谢交叉喂养者Megasphaera massiliensis（5.18）和机会性致病菌Enterobacter cloacae（3.34），最大效应量为裂解性噬菌体Pylasvirus KpCHEMY26（6.38）和多个Drulisvirus物种（4.75–4.86）；部落队列最显著富集的是Phascolarctobacterium faecium（?6.39），以及Succinivibrio和Succinimonas网络包括Succinimonas hippei（?5.21）和Succinivibrio dextrinosolvens（?4.37），Baiga部落保留大量Ruminococcus和Roseburia类群以及祖先相关标志物Sutterella sp. AM11_39（?5.18）和Anaerobiospirillum succiniciproducens（?5.00）。第六，核心微生物组分析显示两队列共享以Prevotella copri和Prevotella stercorea为主的稳定核心，Faecalibacterium prausnitzii在部落队列中较低丰度阈值下更为普遍；主要差异出现在较低流行率阈值处，Baiga肠道维持更广泛的次级纤维降解物种尾部。第七，共现网络分析显示部落群体网络高度互联且以正相关为主（如Blautia sp. MSJ-36与Ruminococcus sp. AF45-4BH，r = 0.77），城市网络更为碎片化，出现负相关（如Blautia sp. MSJ-36与Lactobacillus acidophilus），并引入Streptococcus sanguinis。第八，差异通路丰度分析显示城市队列显著富集志贺菌病通路（效应量 = 0.651，p = 0.002）和新霉素、卡那霉素、庆大霉素生物合成通路（效应量 = 0.365，p = 0.043）；部落微生物组显著富集环境互作通路包括鞭毛组装（效应量 = ?0.736，p < 0.001）、细菌趋化性（?0.711，p = 0.015）和ABC转运体（?0.476，p = 0.015），以及独特的阿特拉津降解通路（?0.638，p = 0.005）。第九，元数据与生活方式关联分析显示Baiga部落中BMI与Shannon指数呈显著负相关（rho = ?0.51，p = 0.009），城市人群无显著相关性（rho = ?0.14，p = 0.493）；咀嚼烟草和饮酒与总体多样性指标无显著相关性。第十，SHAP分析显示Baiga部落中Roseburia sp. AM23_20的低相对丰度与较高BMI预测相关，而城市人群依赖完全不同的分类群（如Elusimicrobium sp. An273和Clostridium sp. AF37_5），两队列驱动BMI预测的顶级物种几乎无重叠。
讨论部分总结：研究观察到的肠道微生物组生态分化与土著和现代化高热量生活方式之间的差异相呼应。Baiga部落的高纤维、无乳制品、季节性波动的觅食饮食与Hadza狩猎采集者类似，其依赖复杂碳水化合物（小米）和传统煮沸方法的研究结果与农村非洲儿童、亚马逊Matses人和未接触的Yanomami人一致。城市印度饮食矩阵与较低祖先微生物多样性和肠道微生物组结构差异相关，但城市印度肠道通过定期消费传统发酵食品保留了一定韧性。部落微生物组中Ruminococcus物种的富集是肠道生态的基石，Ruminococcus bromii是复杂抗性淀粉的关键初级降解者，通过交叉喂养为Faecalibacterium prausnitzii和Roseburia等次级发酵者提供降解产物以产生抗炎SCFA丁酸盐。城市队列依赖Bifidobacterium和Lactobacillus高效降解简单糖和乳脂，通过Bifid分流途径产生乳酸，乳酸积累需要乳酸利用细菌如Megasphaera将乳酸转化为己酸和戊酸等SCFA。研究数据与现代化梯度上的微生物群消失假说一致。局限性包括横断面观察设计限制因果推断、样本量限制统计功效、队列性别不平衡、饮食和生活方式元数据依赖自我报告存在回忆偏倚、部落与城市队列在多个环境维度上同时存在差异、未进行统一的多队列定量再分析、测序技术差异可能影响定量丰度估计和多样性指标。研究结论翻译：总之，该分析提供了与快速现代化下微生物群消失假说一致的证据。在分类学上，Baiga部落维持了一个多样化的核心，富含关键纤维降解菌如Roseburia和Faecalibacterium prausnitzii，形成适应复杂碳水化合物发酵的协同代谢网络，而城市微生物组表现出降低的系统发育多样性和以Prevotella copri为主的更碎片化网络。在功能上，部落交叉喂养行会作为潜在的生态缓冲，Roseburia等类群与较低的预测BMI相关。相比之下，城市肠道已达到低多样性的细菌贫化状态，与促炎通路丰度较高相关，表明城市化与协作进化机制的丧失相关，这些机制可能与代谢稳态有关。
