Den mänskliga tarmmikrobiomet är sammansatt av tusentals olika bakterier och arkéer som varierar kraftigt mellan populationer och individer. Forskare från Max Planck Institute for Biology i Tübingen har nu upptäckt tarmmikrober som delar en parallell evolutionär historia med sina mänskliga värdar:mikroorganismerna samutvecklades i människans tarmmiljö under hundratusentals år. Dessutom uppvisar vissa mikrober genomiska och funktionella egenskaper som gör dem beroende av sin värd. Nu publicerad i Science , presenterar forskarna resultaten av deras studie som genomfördes med data från 1 225 individer från Afrika, Asien och Europa.

Många mikroberarter i människans tarm kan hittas i populationer från hela världen. Inom en mikrobart varierar emellertid mikrobstammarna anmärkningsvärt mellan individer och populationer. Trots deras betydelse för människors hälsa var lite känt hittills om ursprunget till dessa stammar. Dessutom lever de flesta av dessa stammar nästan uteslutande i människans tarm. Detta väcker frågan om varifrån mikroorganismerna i människans tarm kommer.

Länka samman mikrobers och människors historia

Forskargruppen förmodade att specifika arter och stammar har funnits med människor när mänskligheten diversifierats och sprids över världen. För att testa om mikrober utvecklades och diversifierades samtidigt med sina mänskliga värdar, jämförde forskare från Max Planck Institute for Biology, Institutet för Tropisk Medicin och Cluster of Excellence CMFI vid universitetet i Tübingen systematiskt för första gången människans evolutionära historia. och tarmmikrober.

Forskarna skapade fylogenetiska träd för 1 225 mänskliga studiedeltagare samt för 59 mikrobiella arter som finns i deras tarmar, och använde statistiska tester för att undersöka hur väl dessa träd matchar. Mer än 60 % av de undersökta arterna matchade med den mänskliga värdens evolutionära historia, vilket betyder att dessa mikrober samdiversifierade över ~100 000 år i den mänskliga tarmen när människor fläktade ut från Afrika över kontinenterna. "Vi visste inte att någon av våra tarmmikrober följde vår evolutionära historia så nära", säger Ruth Ley, chef för avdelningen för mikrobiomvetenskap vid Max Planck Institute for Biology, Tübingen, där studien genomfördes, och biträdande talesperson av CMFI.

Tarmmikrober blev beroende av sina värdar

"Det är också anmärkningsvärt att de stammar som följt vår historia närmast är de som förlitar sig mest på tarmmiljön", tillägger Ley. Faktum är att vissa av de mikrobstammar som utvecklats tillsammans med människor är starkt beroende av människans tarmmiljö:de har mindre genom och är mer känsliga för syrenivåer och temperatur - egenskaper som gör det svårt att överleva utanför människokroppen. Däremot visade mikroorganismer som visade svagare association med människans historia fler egenskaper som liknar fria levande bakterier.

"Några av tarmmikroberna beter sig som om de är en del av det mänskliga genomet", förklarar Taichi Suzuki, som delar huvudförfattarskapet till studien med sin kollega Liam Fitzstevens. "Du kan föreställa dig att de mikroberna är på en gradient från "fritt levande" till att vara beroende av den mänskliga kroppsmiljön. Vi har sett att vissa mänskliga tarmbakterier är längre fram i gradienten mot irreversibelt värdberoende än vad man tidigare trott."

Ley säger, "Detta förändrar i grunden hur vi ser på den mänskliga tarmmikrobiomet."

Befolkningsspecifik metod för mikrobiombaserade terapier

För att få data från en skiftande delmängd av den globala befolkningen analyserade forskargruppen tarmmikroberna och genomen hos 1 225 individer i Europa, Asien och Afrika. Avförings- och salivproverna samlades in med hjälp av forskare från Institutet för tropisk medicin vid universitetet i Tübingen och deras partners i Vietnam och Gabon. Dessutom stödde forskare runt om i världen studien genom att tillhandahålla liknande datauppsättningar från deltagare som rekryterats i Kamerun, Sydkorea och Storbritannien.

Resultaten av studien hjälper till att ytterligare förstå populationsspecifika mikrober som länge har associerats med den lokala mänskliga befolkningen. Med denna kunskap kan mikrobiombaserade behandlingar av sjukdomar anpassas och förfinas till en populationsspecifik behandling. + Utforska vidare

Studie avslöjar några hemligheter om hur mikrober och deras gener korsar jorden