腸道微生物藝術(shù)家暢想圖。（圖／Darryl Leja, National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health）

生活在世界不同國(guó)家的人之間，微生物組成和腸道微生物組的多樣性存在著明顯的差異，比如，不同人群的腸道中可能生活著不同物種，或者同一個(gè)物種下的不同菌株。盡管研究人員剛剛開始了解哪些因素會(huì)影響微生物組的組成（比如飲食），但對(duì)同一個(gè)微生物物種存在不同菌株的原因仍然知之甚少。

近日，一組研究微生物進(jìn)化和微生物組的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，微生物不僅隨著其早期現(xiàn)代人類宿主在全球各地的旅行而變得多樣化，而且它們通過(guò)限制自己在腸道中的生活，跟隨著人類共同進(jìn)化。論文已發(fā)表在《科學(xué)》上。

  微生物與人類共享進(jìn)化史  

科學(xué)家首先提出假說(shuō)認(rèn)為，人類的足跡遍布全球，并在遺傳上實(shí)現(xiàn)多樣化，而我們腸道中的微生物物種同樣如此。換句話說(shuō)，腸道微生物和它們的人類宿主共同多樣化，且共同進(jìn)化。

就像人類的多樣化讓亞洲人和歐洲人看上去就有明顯的差異，體內(nèi)的微生物組也是如此。

為了評(píng)估這一點(diǎn)，研究人員需要將來(lái)自世界各地的人類基因組，和微生物組數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)。然而，在這項(xiàng)研究之初，同時(shí)提供個(gè)人微生物組數(shù)據(jù)和基因組信息的數(shù)據(jù)集非常有限。大多數(shù)公開可用的數(shù)據(jù)來(lái)自北美和西歐，而他們需要更能代表世界各地人口的數(shù)據(jù)。

因此，研究團(tuán)隊(duì)使用了來(lái)自喀麥隆、韓國(guó)和英國(guó)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并在加蓬、越南和德國(guó)額外招募了一些母親和她們的幼童。他們收集了成年人的唾液樣本，從而確定他們的基因型或遺傳特征，同時(shí)采集了糞便樣本，對(duì)腸道微生物的基因組進(jìn)行測(cè)序。

研究人員在分析中使用了839名成人和386名兒童的數(shù)據(jù)。為了評(píng)估人類和腸道微生物的進(jìn)化歷史，他們還為每個(gè)人以及最常見(jiàn)的微生物物種的59個(gè)菌株構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹。

將人類與微生物的系統(tǒng)發(fā)育樹比較后發(fā)現(xiàn)，它們的匹配程度呈現(xiàn)一種梯度。一些細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育樹與人類的完全不匹配；還有一些則匹配得相當(dāng)好，表明這些物種與人類共同多樣化。事實(shí)上，一些微生物物種在幾十萬(wàn)年間一直在共同進(jìn)化。

人類參與者（左）和一種緊密匹配的細(xì)菌物種（右）的系統(tǒng)發(fā)育樹，它們表明人類和這種細(xì)菌在進(jìn)化過(guò)程中共同發(fā)生多樣化。（圖／Suzuki et al., Science Volume 377, abm 7759 (2022), CC BY-NC-ND）