Mennesker udviklede sig med deres mikrobiomer. Ligesom gener går dine tarmmikrober fra en generation til den næste

Da de første mennesker flyttede ud af Afrika, bar de deres tarmmikrober med sig. Det viser sig, at disse mikrober også udviklede sig sammen med dem.

Det menneskelige tarmmikrobiom består af hundreder til tusindvis af arter af bakterier og arkæer. Inden for en given mikrobeart bærer forskellige stammer forskellige gener, der kan påvirke dit helbred og de sygdomme, du er modtagelig for.

Der er udtalt variation i den mikrobielle sammensætning og mangfoldigheden af ​​tarmmikrobiomet mellem mennesker, der bor i forskellige lande rundt om i verden. Selvom forskere begynder at forstå, hvilke faktorer der påvirker mikrobiomsammensætningen, såsom kost, er der stadig begrænset forståelse for, hvorfor forskellige grupper har forskellige stammer af den samme art af mikrober i deres tarme.

Vi er forskere, der studerer mikrobiel evolution og mikrobiomer. Vores nyligt offentliggjorte undersøgelse viste, at mikrober ikke kun diversificerede sig med deres tidlige moderne menneskelige værter, mens de rejste over hele kloden, de fulgte menneskets udvikling ved at begrænse sig til livet i tarmen.

Mikrober deler evolutionær historie med mennesker

Vi antog, at efterhånden som mennesker spredte sig over hele kloden og diversificerede genetisk, så gjorde de mikrobielle arter i deres tarme. Med andre ord, tarmmikrober og deres menneskelige værter "samdiversificerede" og udviklede sig sammen - ligesom mennesker diversificerede, så folk i Asien ser anderledes ud end folk i Europa, så gjorde deres mikrobiomer det også.

For at vurdere dette var vi nødt til at parre humant genom og mikrobiomdata fra mennesker over hele verden. Datasæt, der leverede både mikrobiomdata og genominformation for individer, var imidlertid begrænsede, da vi startede denne undersøgelse. De fleste offentligt tilgængelige data var fra Nordamerika og Vesteuropa, og vi havde brug for data, der var mere repræsentative for befolkninger rundt om i verden.

Så vores forskerhold brugte eksisterende data fra Cameroun, Sydkorea og Storbritannien og rekrutterede desuden mødre og deres små børn i Gabon, Vietnam og Tyskland. Vi indsamlede spytprøver fra de voksne for at fastslå deres genotype eller genetiske karakteristika, og fækale prøver for at sekventere genomerne af deres tarmmikrober.

Til vores analyse brugte vi data fra 839 voksne og 386 børn. For at vurdere menneskets og tarmmikrobers evolutionære historier skabte vi fylogenetiske træer for hver person og såvel som for 59 stammer af de mest almindeligt delte mikrobielle arter.

Da vi sammenlignede de menneskelige træer med de mikrobielle træer, opdagede vi en gradient af, hvor godt de matchede. Nogle bakterietræer matchede slet ikke de menneskelige træer, mens nogle matchede meget godt, hvilket indikerer, at disse arter samdiversificerede med mennesker. Nogle mikrobielle arter har faktisk været med på den evolutionære tur i over hundredtusinder af år.

Vi fandt også ud af, at mikrober, der udviklede sig i takt med mennesker, har et unikt sæt gener og egenskaber sammenlignet med mikrober, der ikke havde co-diversificeret med mennesker. Mikrober, der samarbejdede med mennesker, har mindre genomer og større ilt- og temperaturfølsomhed, for det meste ude af stand til at tolerere forhold under menneskelig kropstemperatur.

I modsætning hertil har tarmmikrober med svagere bånd til menneskelig evolution træk og gener, der er karakteristiske for fritlevende bakterier i det ydre miljø. Dette fund tyder på, at co-diversificerede mikrober er meget afhængige af miljøforholdene i den menneskelige krop og skal overføres hurtigt fra én person til den næste, enten gået i arv i generationer eller mellem mennesker, der bor i de samme samfund.

For at bekræfte denne transmissionsmåde fandt vi ud af, at mødre og deres børn havde de samme stammer af mikrober i deres tarme. Mikrober, der ikke var co-diversificeret, var derimod mere tilbøjelige til at overleve godt uden for kroppen og kan overføres mere bredt gennem vand og jord.

Tarmmikrober og personlig medicin

Vores opdagelse af, at tarmmikrober udviklede sig lige sammen med deres menneskelige værter, tilbyder en anden måde at se det menneskelige tarmmikrobiom på. Tarmmikrober er gået mellem mennesker over hundreder til tusinder af generationer, sådan at efterhånden som mennesker ændrede sig, ændrede deres tarmmikrober sig også. Som et resultat heraf opfører nogle tarmmikrober sig, som om de er en del af det menneskelige genom:De er pakker af gener, der overføres mellem generationer og deles af relaterede individer.

Personlig medicin og genetisk testning begynder at gøre behandlinger mere specifikke og effektive for den enkelte. At vide, hvilke mikrober der har haft langsigtede partnerskaber med mennesker, kan hjælpe forskere med at udvikle mikrobiom-baserede behandlinger, der er specifikke for hver befolkning. Klinikere bruger allerede lokalt producerede probiotika, der stammer fra tarmmikroberne hos medlemmer af lokalsamfundet til at behandle fejlernæring.

Vores resultater hjælper også videnskabsmænd med bedre at forstå, hvordan mikrober skifter økologisk og evolutionært fra "frit levende" i miljøet til at være afhængig af betingelserne i den menneskelige tarm. Kodiversificerede mikrober har egenskaber og gener, der minder om bakterielle symbionter, der lever inde i insektværter. Disse fælles træk tyder på, at andre dyreværter også kan have tarmmikrober, der co-diversificerede med dem over evolution.

At være særlig opmærksom på de mikrober, der deler menneskets evolutionære historie, kan hjælpe med at forbedre forståelsen af ​​den rolle, de spiller i menneskets velvære. + Udforsk yderligere

Tarmmikrober og mennesker på en fælles evolutionær rejse

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.