유전자와 마찬가지로 장내 미생물은 한 세대에서 다음 세대로 넘어갑니다.

유전자와 마찬가지로 장내 미생물은 한 세대에서 다음 세대로 넘어갑니다.
 장내 미생물군유전체는 또한 개인 맞춤 의학에서 역할을 할 수 있습니다. 게티 이미지 플러스를 통한 nopparit/iStock

최초의 인류가 아프리카에서 이주했을 때 장내 미생물을 가지고 다녔습니다. 밝혀진 바에 따르면, 이 미생물들도 그들과 함께 진화했습니다.

또한 인간의 장내 미생물군집 수백에서 수천 종의 박테리아로 구성되어 있으며, 고등어. 주어진 미생물 종 내에서 서로 다른 균주는 다음을 수행할 수 있는 서로 다른 유전자를 가지고 있습니다. 당신의 건강과 당신이 취약한 질병에 영향을 미칩니다..

있다 뚜렷한 변화 전 세계 여러 나라에 사는 사람들 사이의 장내 미생물군집의 미생물 구성과 다양성. 연구자들은 식단과 같은 미생물군집 구성에 영향을 미치는 요인을 이해하기 시작했지만, 왜 서로 다른 그룹이 장에 동일한 종의 미생물을 가지고 있는지에 대한 이해는 제한적입니다.

우리는 연구하는 연구원입니다 미생물 진화미생물 군를 이용할 수 있습니다. 최근 발표 된 연구 그들은 미생물이 전 세계를 여행하면서 초기 현대 인간 숙주와 함께 다양화했을 뿐만 아니라 자신을 장내 생명으로 제한함으로써 인간 진화를 따랐다는 것을 발견했습니다.

장내 미생물군집은 건강의 많은 영역에서 핵심적인 역할을 합니다.

 

미생물은 인간과 진화의 역사를 공유합니다

우리는 인간이 전 세계로 퍼져나가며 유전적으로 다양해짐에 따라 장내 미생물 종도 다양해졌다고 가정했습니다. 다시 말해, 장내 미생물과 그 인간 숙주는 "공분화"되고 함께 진화했습니다. 인간이 다양화되어 아시아 사람들이 유럽 사람들과 다르게 보이듯이 그들의 미생물군집도 마찬가지였습니다.

이를 평가하기 위해 우리는 전 세계 사람들의 인간 게놈과 미생물군집 데이터를 쌍으로 연결해야 했습니다. 그러나 우리가 이 연구를 시작할 때 개인에 대한 미생물군집 데이터와 게놈 정보를 모두 제공하는 데이터 세트는 제한적이었습니다. 공개적으로 사용 가능한 대부분의 데이터는 북미와 서유럽에서 가져왔으며 전 세계 인구를 더 잘 대표할 수 있는 데이터가 필요했습니다.

그래서 우리 연구팀은 카메룬, 한국, 영국의 기존 데이터를 활용하고 가봉, 베트남, 독일에서 어머니와 어린 자녀를 추가로 모집했습니다. 우리는 성인의 타액 샘플을 수집하여 유전자형 또는 유전적 특성을 확인하고 대변 샘플을 수집하여 장내 미생물의 게놈을 시퀀싱했습니다.

분석을 위해 성인 839명과 어린이 386명의 데이터를 사용했습니다. 인간과 장내 미생물의 진화 역사를 평가하기 위해 우리는 계통수 각 사람과 가장 일반적으로 공유되는 미생물 종의 59개 균주에 대해.


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인간의 나무를 미생물의 나무와 비교했을 때, 우리는 그들이 얼마나 잘 일치하는지에 대한 기울기를 발견했습니다. 일부 박테리아 나무는 인간 나무와 전혀 일치하지 않는 반면, 일부 박테리아 나무는 매우 잘 일치하여 이 종이 인간과 공분화되었음을 나타냅니다. 실제로 일부 미생물 종은 수십만 년 동안 진화의 여정을 함께해 왔습니다.

컷 마이코스2 0 17 인간 참가자의 이 두 계통 발생 수(왼쪽)와 한 박테리아 종(오른쪽)은 밀접하게 일치하여 진화 과정에서 함께 다양화되었을 가능성이 있음을 나타냅니다. Suzuki et al., Science Volume 377, abm7759(2022)의 허가를 받아 재판, CC BY-NC-ND

우리는 또한 사람과 함께 진화한 미생물이 사람과 함께 공동다양화되지 않은 미생물에 비해 고유한 유전자 및 특성 집합을 가지고 있음을 발견했습니다. 인간과 파트너 관계를 맺은 미생물은 게놈이 더 작고 산소 및 온도 민감도가 더 높아 대부분 인간 체온 이하의 조건을 견딜 수 없습니다.

대조적으로, 인간 진화와 약한 관계를 가진 장내 미생물은 외부 환경에서 자유 생활 박테리아의 특성과 유전자를 가지고 있습니다. 이 발견은 공동다양화된 미생물이 인체의 환경 조건에 크게 의존하며 세대를 통해 또는 같은 공동체에 사는 사람들 사이에서 한 사람에서 다음 사람으로 빠르게 전달되어야 함을 시사합니다.

이 전염 방식을 확인하면서 우리는 엄마와 아이들의 장에 같은 종류의 미생물이 있다는 것을 발견했습니다. 대조적으로, 공동다양화되지 않은 미생물은 체외에서 잘 생존할 가능성이 더 높았고 물과 토양을 통해 더 널리 전파될 수 있습니다.

장내미생물과 맞춤형 약품

장내 미생물이 인간 숙주와 함께 진화했다는 우리의 발견은 인간의 장내 미생물군유전체를 보는 또 다른 방법을 제공합니다. 장내 미생물은 수백에서 수천 세대에 걸쳐 사람들 사이를 통과해 왔습니다. 인간이 변하면서 장내 미생물도 변했습니다. 결과적으로 일부 장내 미생물은 마치 인간 게놈의 일부인 것처럼 행동합니다. 이는 세대 간에 전달되고 관련 개인이 공유하는 유전자 패키지입니다.

맞춤형 의약품 그리고 유전자 검사는 개인에게 보다 구체적이고 효과적인 치료법을 만들기 시작했습니다. 어떤 미생물이 사람들과 장기적인 파트너십을 맺었는지 알면 연구자들이 각 개체군에 특정한 미생물군유전체 기반 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 임상의들이 이미 사용하고 있는 현지에서 조달한 프로바이오틱스 영양 실조를 치료하기 위해 지역 사회 구성원의 장내 미생물에서 파생됩니다.

우리의 발견은 또한 과학자들이 미생물이 환경의 "자유 생활"에서 인간의 장의 조건에 따라 생태학적으로 그리고 진화적으로 어떻게 전환하는지 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다. 공다양화된 미생물에는 형질과 유전자가 있다 박테리아 공생자를 연상시키는 곤충 숙주 내부에 사는 이러한 공유된 특징은 다른 동물 숙주도 진화 과정에서 그들과 함께 다양화된 장내 미생물을 가지고 있을 수 있음을 시사합니다.

인간 진화의 역사를 공유하는 미생물에 특별한 관심을 기울이면 인간 복지에서 미생물이 하는 역할에 대한 이해를 높일 수 있습니다.

저자 정보

스즈키 타이치, 마이크로바이옴 과학 박사후 연구원, 막스 플랑크 생물학 연구소루스 레이, 마이크로바이옴 과학부장, 막스 플랑크 생물학 연구소

이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.


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