我们总认为人类主宰着世界,人类创造了复杂的社会体系,建造了精巧别致的城市,创立了令人赞叹的艺术、音乐和文学。公路、水坝、闪烁的天际线,人类在这颗星球上的活动迹象甚至在太空中都看得见!虽然我们对地球有极大的影响,然而事实却是,人类是地球上微小而新近的存在。我们生活在一个微生物世界,在几十亿年里,地球都被微生物覆盖着。
受关注的人体微生物群
微生物无处不在,从寒冷黑暗的南极冰层下数百米深的湖泊,到深海中温度达到90℃以上的热水流火山口,再到喉咙肿块,都包含很多微生物。尽管存在方式看似原始,现在的微生物却是数十亿年进化的产物。因此这些微生物和我们一样都是经过进化的一一事实上,考虑到微生物经历了更多的世代(它们繁殖的时间从几十分钟到几小时不等),它们可能比人类更好地适应当前的环境,一些微生物可以快速适应新的环境并进行繁殖,与此相反,人类的身体却不能轻易地做出调整。
每一个新生儿代表着一个微生物栖息的新大陆。由于微生物的种类丰富且拥有惊人的快速适应新环境的能力,它们迅速地在地球上每个人的躯体中定居下来。它们在我们的皮肤、耳朵、嘴巴和身体的其他每一个孔隙找到了家。包括整个消化系统,可以说,肠道是大部分微生物聚居的地方。虽然一开始,寄居在我们身上的微生物只是为了寻找食物和住所,但在经历了与人体的共同进化后,从生物学角度讲,微生物已经成为人体的一个基本组成部分。
与人体肠道微生物的数百万个基因相比,组成人类基因组的两万多个基因相形失色。此前研究发现,肠道微生物与肥胖、糖尿病等代谢疾病,甚至神经紊乱和癌症等疾病存在着千丝万缕的联系。近年来,全世界科学家一直在对各种肠道微生物进行分类,并探索这些微生物与疾病的关系。
Nature:肠道微生物基因组结构变异对人类健康的影响
目前,微生物群的研究正在经历一个类似于人类基因组计划的阶段,世界各地的实验室使用现代测序技术获取我们的肠道微生物群信息。
普唯尔一健社区通过查阅资料发现:与人类基因组不同,肠道微生物基因组从诞生起就不是固定的。在发展过程中,肠道微生物往往会丢失部分基因,或与其他微生物进行基因交换,从环境中获得新的基因。因此,对种属相近的细菌基因组进行比较,则会发现很多DNA序列差异。
2019年3月27日,发表于《自然》杂志的一篇论文引起了普唯尔生命科技的关注,这篇论文提出了一个新的问题:为何相同的微生物在不同个体中会有不同的表现?
在这项最新研究中,科学家发现,相同的细菌菌株之间,即使是少数基因的存在差异也可能导致关键的表型差异,转化为微生物与人类宿主互作方式的巨大差异,带来显著的表型变化。一种变异可能导致良性与致病性的差异,也可能使细菌对抗生素产生不同的耐药性。
根据文献资料,在这项研究中,以色列魏兹曼科学院的研究团队对近900名健康个体进行了宏基因组测序,并开发了一种能够系统识别人类肠道微生物组结构变异的算法。利用这种算法,研究团队从56种肠道微生物中识别出7000多种变异。接下来,研究团队与荷兰格罗宁根大学的研究人员进行合作,并在一组荷兰受试者的微生物组中同样寻找到了这些变异。他们发现,尽管两组个体在基因和生活方式上存在差异,但他们在以色列研究对象中发现的大部分结构变异也能在荷兰人群中找到。
接下来,研究团队对其发现的结构变异是否与健康或疾病有关进行了探索。他们发现,超过100多种结构变异与疾病风险相关。其中许多风险关联也在荷兰人群队列中得到了验证。例如,某些具有特定微生物基因组结构变异的个体,平均体重要比有具有相同肠道微生物,但无变异的个体瘦6公斤,腰围也小4厘米。研究团队分析这种基因变异的编码能力后发现,这些变异赋予了细菌将某些糖转化为丁酸盐的潜在能力。这可以帮助解释不同个体间的体重差异。
研究人员估计,人类肠道微生物组中可能存在成千上万种结构变异,其中数千种变异可能与疾病及疾病风险相关。由于微生物组的变化涉及如此多种不同的症状和疾病,未来,这项研究可能对寻找更好、更有针对性治疗疾病的益生菌产生深远影响。
启示:尝试做针对性治疗疾病的益生菌
虽然上述的这些研究还处于初级阶段,但是普唯尔健康科技和大家愿意用发展的眼光去看待它。微生物群的时代正在到来,在未来10年,我们对人与微生物群的关系的认知将达到一定程度,我们可以尝试做针对性治疗和预防疾病的益生菌产品,利用这些产品,或可帮助身体保持健康。
文/扑哧君 编辑/懵懵懂懂
参考资料:
1、DavidZeevi, Tal Korem, Anastasia Godneva, Noam Bar, Alexander Kurilshikov, MayaLotan-Pompan, Adina Weinberger, Jingyuan Fu, Cisca Wijmenga, AlexandraZhernakova & Eran Segal .Structural variation in the gut microbiomeassociates with host health[J].Nature (2019) .
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