Люди эволюционировали вместе со своими микробиомами

Люди эволюционировали вместе со своими микробиомами
Кредит: общественное достояние CC0

Когда первые люди покинули Африку, они принесли с собой кишечные микробы. Оказывается, эти микробы также эволюционировали вместе с ними.

Микробиом кишечника человека состоит из сотен и тысяч видов бактерий и архей. Внутри одного вида микробов разные штаммы несут разные гены, которые могут повлиять на ваше здоровье и заболевания, которым вы подвержены.

Существуют выраженные различия в микробном составе и разнообразии кишечного микробиома у людей, живущих в разных странах мира. Хотя исследователи начинают понимать, какие факторы влияют на состав микробиома, такие как диета, все еще существует ограниченное понимание того, почему разные группы имеют разные штаммы одних и тех же видов микробов в кишечнике.

Мы исследователи, изучающие микробную эволюцию и микробиомы. Наше недавно опубликованное исследование показало, что микробы не только диверсифицировались со своими ранними современными человеческими хозяевами, когда они путешествовали по земному шару, но и следовали эволюции человека, ограничивая себя жизнью в кишечнике.

У микробов общая эволюционная история с людьми

Мы выдвинули гипотезу, что по мере того, как люди расползались по земному шару и диверсифицировались генетически, то же происходило и с видами микробов в их кишках. Другими словами, кишечные микробы и их человеческие хозяева «содиверсифицировались» и развивались вместе — точно так же, как люди диверсифицировались так, что люди в Азии стали отличаться от людей в Европе, то же самое произошло и с их микробиомами.

Чтобы оценить это, нам нужно было соединить данные о геноме человека и микробиоме людей со всего мира. Однако наборы данных, которые предоставляли как данные о микробиоме, так и информацию о геноме отдельных лиц, были ограничены, когда мы начали это исследование. Большинство общедоступных данных было из Северной Америки и Западной Европы, и нам нужны были данные, более репрезентативные для населения всего мира.

Поэтому наша исследовательская группа использовала существующие данные из Камеруна, Южной Кореи и Великобритании, а также дополнительно набрала матерей и их маленьких детей в Габоне, Вьетнаме и Германии. Мы собрали образцы слюны взрослых, чтобы установить их генотип или генетические характеристики, и образцы фекалий, чтобы секвенировать геномы их кишечных микробов.

Для нашего анализа мы использовали данные 839 взрослых и 386 детей. Чтобы оценить эволюционную историю человека и кишечных микробов, мы создали филогенетические деревья для каждого человека, а также для 59 штаммов наиболее часто встречающихся микробных видов.

Микробиом кишечника играет ключевую роль во многих областях вашего здоровья.

Когда мы сравнили человеческие деревья с микробными деревьями, мы обнаружили градиент того, насколько хорошо они совпадают. Некоторые бактериальные деревья вообще не соответствовали человеческим деревьям, в то время как некоторые соответствовали очень хорошо, что указывает на то, что эти виды совместно диверсифицировались с людьми. Фактически, некоторые виды микробов участвовали в эволюционном путешествии на протяжении сотен тысяч лет.

Мы также обнаружили, что микробы, которые эволюционировали в тандеме с людьми, обладают уникальным набором генов и признаков по сравнению с микробами, которые не диверсифицировались вместе с людьми. Микробы, которые сотрудничали с людьми, имеют меньшие геномы и большую чувствительность к кислороду и температуре, в основном неспособные переносить условия ниже температуры человеческого тела.

Напротив, кишечные микробы с более слабыми связями с человеческой эволюцией имеют черты и гены, характерные для свободноживущих бактерий во внешней среде. Это открытие предполагает, что содиверсифицированные микробы очень сильно зависят от условий окружающей среды человеческого тела и должны быстро передаваться от одного человека к другому либо из поколения в поколение, либо между людьми, живущими в одних и тех же сообществах.

Подтверждая этот способ передачи, мы обнаружили, что у матерей и их детей в кишечнике были одни и те же штаммы микробов. Напротив, микробы, которые не были совместно диверсифицированы, с большей вероятностью выживали вне организма и могли более широко передаваться через воду и почву.

Кишечные микробы и персонализированная медицина

Наше открытие того, что кишечные микробы эволюционировали вместе с их человеческими хозяевами, предлагает еще один способ взглянуть на микробиом кишечника человека. Кишечные микробы передавались от людей на протяжении сотен и тысяч поколений, так что по мере того, как менялись люди, менялись и их кишечные микробы. В результате некоторые кишечные микробы ведут себя так, как будто они являются частью генома человека: они представляют собой наборы генов, которые передаются из поколения в поколение и являются общими для родственных особей.

Персонализированная медицина и генетическое тестирование начинают делать лечение более конкретным и эффективным для каждого человека. Знание того, какие микробы имеют долгосрочные партнерские отношения с людьми, может помочь исследователям разработать методы лечения на основе микробиома, специфичные для каждой группы населения. Клиницисты уже используют местные пробиотики, полученные из кишечных микробов членов сообщества, для лечения недоедания.

Наши результаты также помогают ученым лучше понять, как микробы экологически и эволюционно переходят от «свободноживущих» в окружающей среде к зависимым от условий человеческого кишечника. Содиверсифицированные микробы имеют черты и гены, напоминающие бактериальные симбионты, живущие внутри насекомых-хозяев. Эти общие черты предполагают, что другие животные-хозяева также могут иметь кишечные микробы, которые эволюционировали вместе с ними.

Уделение особого внимания микробам, которые имеют общую историю эволюции человека, может помочь лучше понять роль, которую они играют в благополучии человека.

Source link

Вячеслав

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Next Post

Ученые считают, что на спутнике Юпитера Ганимеде может быть внеземная жизнь

Сб Сен 17 , 2022
Если бы не тот факт, что это небесное тело является спутником планеты Юпитер, из-за огромных размеров оно вполне могло бы сойти за планету. Диаметр Ганимеда более 5200 км, что даже больше Меркурия и лишь немного меньше Марса. В марте 2016 года космический телескоп Хаббл также сделал неожиданное открытие, указывающее на […]