Nature首次解密肚子里的基因组密码
我们身体里含有大量的微生物基因组,数量比我们本身的基因组多得多,一项最新研究表明,我们肚子肠道里的微生物基因组,就如同人类DNA个体之间存在差异一样,也是大不相同。
这项研究是第一个分类记录肠道微生物遗传变异的研究成果,肠道是我们人类摄取营养成分,合成维生素,防止感染,以及生产天然降低炎症反应的化合物所在。科学家们进行了广泛的遗传多样性分析,从中发现了一些重要信息,能有助于了解这些微生物基因如何与人类基因合作,保持我们的健康的,或者在某些情况下,如何会导致疾病的。
这项研究由华盛顿大学圣路易斯医学院,以及德国欧洲分子生物学实验室的研究人员共同完成,研究成果公布在Nature杂志上。
文章的通讯作者是华盛顿大学基因组研究所副主任George Weinstock博士,他说,“令人惊讶的是,我们每个人的肠道微生物DNA都不同。这种DNA集合具有个体差异性,这种情况与我们人类的基因组十分相似。因此个人对各种药物的应答,以及使用营养物质的方式都不同,而这可以通过追踪我们体内微生物基因的突变来解析,正如同我们对人类基因的研究一样。”
研究人员从207位生活在美国和欧洲的个体采集了252个粪便样本,分析他们的微生物DNA。所有的受试者都参与了近期两个备受瞩目的项目之一,用以分析归类他们体内和体表的不同微生物种类。这两个项目分别是人类微生物组项目,由美国国立卫生研究院资助,以及人体消化道元基因组学项目(MetaHIT),由欧洲委员会资助,这些项目都在寻找人体内微生物基因组的遗传变异。
而在最新的这项研究中,研究人员聚焦于肠道内常见的101种微生物,从中找到了超过上千万的单碱基变化,而且研究人员也发现了许多其它的DNA变化,包括插入,删除和结构上的变化。
在其中有43个至少相隔一个月收集一次的样品中――大部分样品都是在最初收集后,再隔6个月收集一次,研究人员发现虽然肠道中微生物物种变化较大,但这些微生物DNA随着时间的推移,变化的很少,
“肠道中的微生物DNA非常稳,就像指纹一样,”Weinstock说,“即使是在一年以后,我们仍然可以通过这些微生物DNA的遗传特征,来区分个体。”
胎儿在从产道滑落,来到这个世界之后,就会被微生物包围,这些微生物来自他们的母亲和环境。到底这些微生物如何改变我们的生活,至今科学家们还不清楚,但通过肠道的研究已经表明,微生物不平衡可能会导致机体患上肠易激综合征IBS,克罗恩氏病,甚至肥胖。
通过这个新的目录,研究人员就可以着手于分析造成肠道微生物组形成的选择性压力。
“我们体内微生物的DNA是机体内微生物进化的历史记录,”文章的另外一位作者,助理教授Makendonka Mitreva说,“当我们还很小的时候,这些许多生物体就已经来到了我们体内或体表,跟随着我们成长,并伴随我们一生。”