作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2021/5/13 14:58:36
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古代粪便揭示人类肠道细菌“灭绝事件”

 

美国犹他州古遗址附近的粪化石揭示了古代的饮食习惯。图片来源:RUSS BISHOP/ALAMY STOCK PHOTO

人体摄入的食物都是在肠道中大量细菌的帮助下消化的,消化完毕后,这些细菌也会被排出体外。

为研究人类肠道中细菌生态系统是如何变化的,研究人员分析了美国犹他州和墨西哥岩石掩体后面发现的粪化石以及保存下来的古代粪便DNA。相关研究结果发表于5月12日《自然》。

这些数据让科学家首次对古代肠道细菌群落有了很好的了解,美国斯坦福大学生物学家Justin Sonnenburg说:“这些古粪便相当于一台时间机器。”

论文通讯作者、美国哈佛医学院微生物学家Aleksandar Kostic表示,在过去的一千年里,人类肠道经历了一次“灭绝事件”,失去了几十个细菌物种,多样性显著减少。

既往研究以狩猎采集者和牧民的肠道细菌作为古代微生物群的代表,发现这些人群体内的微生物多样性远远超过工业社会的人,研究人员认为,肠道细菌的低多样性与“文明疾病”(如糖尿病、肥胖和过敏)的高发病率有关。但目前还不清楚今天的非工业人群与古代人类有多少共同之处。

“我们希望看看如今现代肠道微生物群是什么时候发生变化的,以及是什么原因造成的,是食物加工问题,还是抗生素或卫生问题。”论文合著者、哈佛大学遗传学家Christina Warinner说。

研究人员分析了墨西哥和美国西南部三个岩石掩体中由于干燥和温度稳定而保存下来的8块古代粪化石,并对其DNA进行了分析。通过与已知的哺乳动物肠道相关的细菌序列对比,他们从中挑出了古老的肠道物种。

这181个基因组既古老又可能来自人类肠道菌群,许多类似于今天在非工业人群肠道样本中发现的,包括与高纤维饮食相关的物种。研究人员在样本中还发现了少量食物基因序列,证实了早期北美农民的典型饮食,包括玉米和豆类。

此外,古代的微生物种群与现代的微生物群也有所不同,例如缺乏抗生素耐药性标记。而且它们明显更多样化,包括几十种未知的物种。Kostic表示,仅在这8个样本中,他们就发现了38%的新物种。

来自旧粪便的数据显示,当今地球上没有人的微生物群能幸免于“灭绝”变化。麻省理工学院遗传学家Mathieu Groussin说:“非工业人群及其体内的微生物群,不应该被认为是我们祖先的替代品。”

“这些发现还表明,我们失去了很多微生物‘助手’,我们的身体可能没有时间来适应。”Sonnenburg表示,“这项研究提供了一个检查我们失去了哪些物种的黄金标准。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03532-0

 
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