人类肠道内生活着数千种不同的细菌。大多数是有益的，而另一些可能是有害的。麻省理工学院、麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学联合开展的一项新研究表明，这些细菌种群可以在宿主的有生之年通过来回传递基因进行自我改造。
研究人员还表明，这种基因转移更频繁地发生在生活在工业化社会的人的微生物群系中，这可能与他们特定的饮食和生活方式有关。
“一个意料之外的后果,人类居住在城市可能是我们创造了条件,非常有利于居住在我们肠道内的细菌相互交换基因,”Eric Alm说,麻省理工学院微生物信息中心主任和疗法,生物工程教授和麻省理工学院土木与环境工程学院成员的传染病和微生物项目广泛,和新的研究的资深作者。
研究标志着全球第一个主要从微生物保护协会(GMbC),一个财团,收集世界各地的弱势人群的微生物样本为了保护细菌物种流失的风险随着人类越来越暴露在全球工业化的饮食和生活方式。
麻省理工学院研究员、Broad博士后学者马修·格鲁辛(Mathieu Groussin)是这篇论文的主要作者之一，他说:“我们在农村和偏远地区发现的大多数物种，在工业化世界是看不到的。”“微生物组的组成完全改变了，同时不同物种的数量也在减少。工业化微生物群多样性较低可能是肠道健康不佳的反映。”
麻省理工学院的研究助理、Broad博士后马蒂尔德·波耶特(Mathilde Poyet)也是发表在《细胞》杂志上的这项研究的主要作者。该论文的其他作者包括来自丹麦、法国、南非、喀麦隆、加拿大、芬兰、新西兰、坦桑尼亚、西班牙、瑞典、加纳和尼日利亚机构的研究人员。
微生物多样性
GMbC于2016年成立，其使命是在人类微生物群落消失之前保护其多样性。到目前为止，该项目已经从全球34个人群中收集了样本。GMbC联盟包括来自样本采集国家的科学家。
“这项工作是由麻省理工学院领导的，但它确实是一个全球合作，”Poyet说。“通过我们的国际联盟，我们正在花费时间和精力收集和保存单个细菌菌株，以便我们可以无限期地将它们保存到后代，但所有这些细菌及其衍生物仍然属于提供它们的参与者。”
以前的工作表明，生活在工业化社会的人的微生物组组成与生活在相对孤立的农村人的微生物组组成有很大不同。非工业化种群通常有更大的细菌多样性，包括许多在工业化种群中看不到的物种。据推测，饮食、抗生素使用和接触土壤细菌的差异是造成这些差异的原因。
在细胞研究中，研究人员探索了水平基因转移的现象，这种现象发生在生活在同一环境中的细菌相互传递基因时。2011年，Alm的实验室发现，人类肠道是这类基因交换的热点。然而，根据研究人员当时使用的技术，他们只能确定这些基因转移可能发生在过去5000年的某个时候。
在他们的新研究中，研究人员能够更精确地估计这些转移发生的时间。为此，他们比较了不同种类肠道细菌的基因差异。当他们比较来自同一个人的细菌种类时，他们发现基因相似性比来自两个不同人的相同细菌种类的相似性要高得多，这证实了水平基因转移可以在一个人的一生中发生。
“真正令人兴奋的事情之一本文我们终于能够回答的问题是否水平转移的速度一直在人类微生物组在过去的几千年,还是真的在每个人的一生中,肠道的细菌不断来回交易基因,“Alm说。
交换特征
根据不同的物种，研究人员发现细菌每年可能获得10到100个新基因。研究人员还发现，生活在工业化社会的人们的基因交换率要高得多，而且他们还发现了最常见交换的基因类型的差异。
例如，他们发现，在用抗生素治疗牲畜的牧民群体中，抗生素耐药性基因的交换率最高。他们还发现，来自非工业化社会的人们，尤其是狩猎采集者，对与纤维降解有关的基因交换率很高。研究人员说，这是有道理的，因为这些人群通常比工业化人群消耗更多的膳食纤维。
研究人员发现，在工业化人群中发现的微生物中，促进基因转移的基因交换率特别高。这些微生物对与毒性有关的基因也有更高的交换率。研究人员现在正在研究这些基因如何影响炎症性疾病，如肠易激综合症，这在工业化社会比非工业化社会更常见。
这项研究由麻省理工学院微生物组信息学和治疗学中心、拉斯穆森家族基金会和布罗德研究所资助。
改编自麻省理工学院的一篇新闻稿。
