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研究表明肠道细菌有助于塑造哺乳动物的进化

内布拉斯加州大学林肯分校和加州大学伯克利分校的最新研究表明,在过去几百万年中,小鼠物种消化道中的细菌部分地指导了它们的进化和分化。

该研究包括四种小鼠:家蝇(Mus musculus domesticus),通常被称为家鼠;以及其他三种来自同一属的小鼠。每种小鼠肠道的内脏都含有1200至1400种细菌,其中有些与预期的不同。

当研究小组检查了所有四种小鼠物种共有的细菌物种的遗传组成时,发现这些细菌与它们各自的小鼠物种同时开始遗传分支,这意味着细菌和小鼠物种是同时进化的。

但是研究人员怀疑,它们可能证明肠道细菌和小鼠的进化之间存在更牢固甚至因果的联系。为了管理它,阿曼达·拉默·泰特(Amanda Ramer-Tait)和她的内布拉斯加州的同事们首先不得不在一个只有美国少数种设施中饲养一个无菌的家养欧洲分枝杆菌幼崽,以防止细菌在啮齿类动物的肠道上定居。诞生。

当这些无菌M. domesticus幼崽变成10天,内布拉斯加州队植入他们从三个品种自身,密切相关的一个拍摄的肠道细菌亩spretus或更遥远的进化亩帕哈里-或者让他们germ-自由。

然后,Ramer-Tait的团队用相同的饮食和适量的食物给四组人喂食,并追踪他们从4到10周龄的体重。早期发育过程中的体重增加通常对于野外生存至关重要,使其成为进化适应性的简单但合理的替代方法。

平均而言,植入了其物种的天然肠道细菌的幼崽的体重要比其他两种小鼠中的任一种细菌幼崽的体重要多得多。而体重增加与细菌幼仔悬殊M。 domesticus与M。帕哈里,其中大约600万年前分道扬镳,比之间的差异更大M。 domesticus和M。 spretus,其中只有约3万年前分道扬镳。即使是完全没有肠道细菌的无菌家鼠,其生长速度也比植入了M。 pahari细菌的家鼠快。

研究人员说,这些结果表明,家鼠不仅随着肠道内独特的细菌混合物的炖制而进化,而且还可能响应于这种变化。

食品科学与技术副教授拉默-泰伊特说:“任何时候,我们观察到微生物组对宿主生理的显着影响,都是深远的影响。”“这是一个优雅的实验系统,使我们能够测试生态学和进化中的概念如何应用于微生物组科学。”

研究小组发现了肠道细菌进化的其他证据。雄性家鼠植入其天然肠道细菌后,会增加肌肉质量,雌性则增加脂肪。外国的肠道细菌似乎也放大肝脏和刺激炎症的蛋白质的上升在雄性和雌性幼崽,这表明不匹配的细菌可能会损害M. domesticus免疫系统。

尽管研究人员承认有必要通过改变捐赠和接受哪种小鼠物种来验证肠道细菌的影响,但他们说,这一发现为微生物组在哺乳动物进化中的作用提供了有力证据。

Ramer-Tait说,这项研究还强调了在尝试修改人类微生物组时考虑进化观点的重要性,最近的研究表明,这种观点既可以维持健康,也可以驱动人类疾病。

她说:“如果我们想开发基于微生物组的疗法来治疗疾病,那么我们需要了解一些指导微生物组生态系统的生态和进化原理,即如何建立,如何维护,如何改变。”说过。“了解宿主和微生物组如何共同进化是开发这些疗法的重要组成部分。

“我们的研究提供了形成我们自己的微生物组的难易程度的见解。如果我们想改变特定微生物成员的丰度,也许是与疾病有因果关系的话,那么我们需要考虑一下其后果。如果我们已经适应了细菌群落,就可以做出这些改变,我们可以做到吗?我们应该这样做吗?我们想要针对的微生物可能会对我们没有考虑的宿主产生其他影响。处理微生物群落时要考虑的因素。”

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