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研究人员追踪微生物群细菌如何通过传播适应人类

一项新的研究发现,肠道微生物群中的有益细菌使用不同的方式从一个人传播到另一个人,这会影响它们在肠道中的丰度及其提供的功能。

这项由 Wellcome Sanger 研究所科学家进行的新研究利用基因测序揭示了肠道细菌的进化、定植和传播,肠道细菌对人类健康起着重要作用。

该研究于今天(2021 年 8 月 5 日)发表在Genome Biology 上,提供了对人类微生物组中细菌进化的更深入了解。它还可以为基于微生物组的疗法的发展提供信息,其中可以选择关键细菌来治疗不同的肠道相关疾病。

人类居住着大量的微生物,称为微生物组,包括细菌、病毒、古细菌和真菌。体内的有益细菌大致与人体细胞一一对应*,而在肠道中,已发现这种细菌集合对人类健康起着重要作用。肠道微生物群的构成会影响免疫系统,通过分解人体细胞无法单独完成的一些碳水化合物来预防感染和支持身体。

为了让肠道中的细菌物种存活下来,它们必须能够从一个人传播到另一个人。肠道细菌主要是厌氧的,这意味着它们不能在氧气中存活。为了传播,一些孢子会产生孢子,这些孢子有时被比作种子,并且可以处于休眠状态,直到遇到合适的生长条件。

这项来自 Wellcome Sanger 研究所的研究调查了称为厚壁菌门的细菌群,它们在人类微生物组中占主导地位并产生孢子。研究人员分析了 1,358 个厚壁菌门的基因组,并追踪了某些特征的进化,包括孢子产生。他们观察到,形成孢子的肠道细菌在肠道中的丰度较低,与那些失去产生孢子(孢子)能力的细菌相比,它们的基因组更大。在它们的基因组中,它们也有更多与碳水化合物代谢和维生素生物合成相关的基因,这表明它们具有重要的代谢功能。

不能再形成孢子的厚壁细菌具有更小的基因组,但在肠道中的丰度更高,并且基于基因组分析具有更专门的代谢。它们在一般人群中也不那么普遍,这意味着它们在较少数量的个体中被发现,这表明孢子形成的丧失限制了它们广泛传播的能力。

更小的基因组和更专业的新陈代谢表明,失去孢子形成能力的细菌越来越适应人类宿主,这可能使它们在肠道中定植到更高水平。另一方面,基于较大的基因组,仍然产生孢子的细菌似乎不太适合人类,这可以解释为什么它们在肠道中不那么丰富。

这些差异表明,传播是塑造肠道细菌进化的一个重要过程,现在需要进一步研究以继续更多地了解肠道细菌传播与其在人类健康中发挥的作用之间的联系。了解这些过程可能有助于为治疗提供信息,例如研究是否可以根据人们的定殖能力将特定细菌给予人们,以及这些细菌的不同代谢如何影响健康状况和治疗。

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