腸道微生物藝術家暢想圖。（圖／Darryl Leja, National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health）

生活在世界不同國家的人之間，微生物組成和腸道微生物組的多樣性存在著明顯的差異，比如，不同人群的腸道中可能生活著不同物種，或者同一個物種下的不同菌株。盡管研究人員剛剛開始了解哪些因素會影響微生物組的組成（比如飲食），但對同一個微生物物種存在不同菌株的原因仍然知之甚少。

近日，一組研究微生物進化和微生物組的科學家發(fā)現(xiàn)，微生物不僅隨著其早期現(xiàn)代人類宿主在全球各地的旅行而變得多樣化，而且它們通過限制自己在腸道中的生活，跟隨著人類共同進化。論文已發(fā)表在《科學》上。

  微生物與人類共享進化史  

科學家首先提出假說認為，人類的足跡遍布全球，并在遺傳上實現(xiàn)多樣化，而我們腸道中的微生物物種同樣如此。換句話說，腸道微生物和它們的人類宿主共同多樣化，且共同進化。

就像人類的多樣化讓亞洲人和歐洲人看上去就有明顯的差異，體內的微生物組也是如此。

為了評估這一點，研究人員需要將來自世界各地的人類基因組，和微生物組數據進行配對。然而，在這項研究之初，同時提供個人微生物組數據和基因組信息的數據集非常有限。大多數公開可用的數據來自北美和西歐，而他們需要更能代表世界各地人口的數據。

因此，研究團隊使用了來自喀麥隆、韓國和英國的現(xiàn)有數據，并在加蓬、越南和德國額外招募了一些母親和她們的幼童。他們收集了成年人的唾液樣本，從而確定他們的基因型或遺傳特征，同時采集了糞便樣本，對腸道微生物的基因組進行測序。

研究人員在分析中使用了839名成人和386名兒童的數據。為了評估人類和腸道微生物的進化歷史，他們還為每個人以及最常見的微生物物種的59個菌株構建了系統(tǒng)發(fā)育樹。

將人類與微生物的系統(tǒng)發(fā)育樹比較后發(fā)現(xiàn)，它們的匹配程度呈現(xiàn)一種梯度。一些細菌的系統(tǒng)發(fā)育樹與人類的完全不匹配；還有一些則匹配得相當好，表明這些物種與人類共同多樣化。事實上，一些微生物物種在幾十萬年間一直在共同進化。

人類參與者（左）和一種緊密匹配的細菌物種（右）的系統(tǒng)發(fā)育樹，它們表明人類和這種細菌在進化過程中共同發(fā)生多樣化。（圖／Suzuki et al., Science Volume 377, abm 7759 (2022), CC BY-NC-ND）