人类肠道微生物组由成千上万种细菌和古菌组成。在一个特定的微生物物种中，不同菌株携带着不同的基因，它们可以影响人的健康和易感的疾病。
肠道微生物艺术家畅想图。（图／Darryl Leja, National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health）
生活在世界不同国家的人之间，微生物组成和肠道微生物组的多样性存在着明显的差异，比如，不同人群的肠道中可能生活着不同物种，或者同一个物种下的不同菌株。尽管研究人员刚刚开始了解哪些因素会影响微生物组的组成（比如饮食），但对同一个微生物物种存在不同菌株的原因仍然知之甚少。
近日，一组研究微生物进化和微生物组的科学家发现，微生物不仅随着其早期现代人类宿主在全球各地的旅行而变得多样化，而且它们通过限制自己在肠道中的生活，跟随着人类共同进化。论文已发表在《科学》上。
微生物与人类共享进化史
科学家首先提出假说认为，人类的足迹遍布全球，并在遗传上实现多样化，而我们肠道中的微生物物种同样如此。换句话说，肠道微生物和它们的人类宿主共同多样化，且共同进化。
就像人类的多样化让亚洲人和欧洲人看上去就有明显的差异，体内的微生物组也是如此。
为了评估这一点，研究人员需要将来自世界各地的人类基因组，和微生物组数据进行配对。然而，在这项研究之初，同时提供个人微生物组数据和基因组信息的数据集非常有限。大多数公开可用的数据来自北美和西欧，而他们需要更能代表世界各地人口的数据。
因此，研究团队使用了来自喀麦隆、韩国和英国的现有数据，并在加蓬、越南和德国额外招募了一些母亲和她们的幼童。他们收集了成年人的唾液样本，从而确定他们的基因型或遗传特征，同时采集了粪便样本，对肠道微生物的基因组进行测序。
研究人员在分析中使用了839名成人和386名儿童的数据。为了评估人类和肠道微生物的进化历史，他们还为每个人以及最常见的微生物物种的59个菌株构建了系统发育树。
将人类与微生物的系统发育树比较后发现，它们的匹配程度呈现一种梯度。一些细菌的系统发育树与人类的完全不匹配；还有一些则匹配得相当好，表明这些物种与人类共同多样化。事实上，一些微生物物种在几十万年间一直在共同进化。
人类参与者（左）和一种紧密匹配的细菌物种（右）的系统发育树，它们表明人类和这种细菌在进化过程中共同发生多样化。（图／Suzuki et al., Science Volume 377, abm 7759 (2022), CC BY-NC-ND）
特别关注与人类有共同进化历史的微生物，有助于理解它们在人类福祉中发挥的关键作用。
文章来源：原理
IEEE Spectrum
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