Древние кишечные микробы мигрировали с человеком по всему миру, показало исследование

Введение

Когда первые люди десятки тысяч лет назад начали свое эпическое путешествие из Африки по всему миру, они были не одни. Триллионы микроскопических организмов, известных как кишечный микробиом, путешествовали вместе с ними, став неотъемлемыми спутниками нашего вида. Эти бактерии, вирусы и грибки, обитающие в наших кишечниках, не просто пассажиры; они выполняют критически важные функции, помогая переваривать грубую пищу, синтезируя необходимые витамины и, что особенно важно, обучая нашу иммунную систему. Микробиом в последнее время оказался в центре научных исследований, поскольку появляются все больше свидетельств того, что современный образ жизни глубоко изменяет его состав, что имеет серьезные последствия для нашего здоровья.

Ключевые детали

• Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, показывает, что многие кишечные микробы коэволюционировали с человеком на протяжении тысячелетий, мигрируя из Африки вместе с древними предками.
• Исследователи сравнили микробиомы хадза (Танзания) и цимане (Боливийская Амазония), двух коренных групп с ограниченным контактом с индустриализацией.
• Между хадза и цимане было обнаружено значительное совпадение более 1200 видов бактерий, причем почти 90% из них присутствовали у цимане.
• Приблизительно 60% этих общих видов редки или отсутствуют у представителей индустриализированных популяций.
• Геномный анализ предполагает, что расхождение многих общих видов микробов совпадает с основными доисторическими миграциями человека.
• Исследование возглавляли исследователи Стэнфордского университета, а финансирование осуществлялось несколькими учреждениями, включая Open Philanthropy и Национальные институты здравоохранения.

Предыстория

Связь между микробиомом и здоровьем стала центральной темой в медицинских исследованиях. Исследования выявили резкий контраст: у людей в индустриализированных странах наблюдается заметное снижение разнообразия микробиома по сравнению с теми, кто ведет неиндустриальный образ жизни. Эта потеря микробного разнообразия была предварительно связана с ростом аутоиммунных заболеваний, диабета 2 типа, ожирения и других хронических состояний, которые гораздо реже встречаются в традиционно живущих популяциях. Ключевой, но до сих пор не решенный вопрос заключается в том, способствует ли это снижение микробного богатства развитию этих современных недугов.

Чтобы ответить на этот вопрос, команда исследователей из Стэнфордского университета провела новаторское исследование по изучению исторического состава кишечного микробиома человека. Их целью было определить, обладал ли Homo sapiens характерным и разнообразным микробным сообществом, существовавшим на протяжении тысячелетий. Понимание того, какие из этих древних микробных обитателей коэволюционировали с нами, могло бы дать важные подсказки для исследования того, как потеря микробного разнообразия в результате индустриализации влияет на биологию человека.

Анализ воздействия

В исследовании использовалось глубокое метагеномное секвенирование для тщательного анализа кишечных микробиомов хадза из Танзании и цимане из Боливийской Амазонии. Эти группы были выбраны из-за их относительно ограниченного контакта с индустриализированным образом жизни. Несмотря на разделение в десятки тысяч лет и совершенно разные среды обитания, исследователи обнаружили замечательное совпадение в их кишечных микробных сообществах, насчитывающее более 1200 видов бактерий. Важно отметить, что почти 90% этих видов были обнаружены у цимане, которые обладают особенно разнообразным микробиомом, причем примерно 60% этих общих видов являются редкими или полностью отсутствуют у представителей индустриализированных обществ.

«Наше исследование устанавливает, что сотни видов бактерий, которые редки или отсутствуют в индустриализированных микробиомах, были нашими древними спутниками во время миграции по всему миру, вероятно, передаваясь из поколения в поколение на протяжении тысячелетий. Эта долгосрочная ассоциация имеет значение для того, как недавняя потеря биоразнообразия в нашем микробиоме может повлиять на нашу биологию и, следовательно, на наше здоровье».

Дальнейший геномный анализ, использующий методы, учитывающие микробную эволюцию и обмен ДНК, предоставил убедительные доказательства. Оценочные времена расхождения многих из этих общих видов бактерий тесно совпадают с временными рамками основных доисторических миграций человека из Африки на новые континенты. Это предполагает, что эти микробные линии были тесно связаны с человеком на протяжении огромного периода времени, пересекая континенты вместе с нашими предками.

Более широкий контекст

Полученные результаты помещают текущую эпидемию потери микробиома в гораздо более широкий эволюционный контекст. Десятки тысяч лет люди, по-видимому, коэволюционировали с богатым и разнообразным набором кишечных микробов. Быстрый отход от этого предкового состояния, вызванный такими факторами, как использование антибиотиков, переход на западные диеты с высоким содержанием обработанных продуктов и низким содержанием клетчатки, а также все более санитарные условия жизни, произошел всего за несколько поколений. Это драматическое изменение нашей внутренней экосистемы вызывает опасения по поводу возможного несоответствия между нашей древней адаптированной биологией и нашей современной средой. Гипотеза заключается в том, что наши человеческие геномы могут быть менее совместимы с резко упрощенными микробиомами индустриализированных обществ, что потенциально способствует распространенности хронических заболеваний.

Перспективы на будущее

Команда Стэнфорда планирует глубже изучить эволюционную историю микробиома и его сложную взаимосвязь с человеческим здоровьем. Последствия этих открытий огромны: если значительная часть наших предковых микробных партнеров была утеряна из-за недавних изменений образа жизни, это означает, что современные люди могут лишиться важнейших биологических функций, которые когда-то поддерживались этими древними микробами. Будущие исследования, вероятно, будут сосредоточены на выявлении конкретных утраченных микробных функций и изучении потенциальных терапевтических стратегий, возможно, включая повторное введение полезных древних микробов, для восстановления микробного разнообразия и смягчения последствий его потери для здоровья. Понимание этих давних взаимоотношений между человеком и микробами является ключом к открытию новых путей для укрепления благополучия в современном мире.

Заключение

Это знаковое исследование предоставляет убедительные доказательства того, что наш кишечный микробиом — это не просто отражение нашей непосредственной среды, но и несет в себе глубокое эволюционное наследие. Микробы, которые сопровождали человека во время его глобальных миграций тысячи лет назад, до сих пор присутствуют в неиндустриализированных популяциях, хотя на Западе они встречаются все реже. Резкая потеря этих древних микробных спутников из-за современного образа жизни представляет собой серьезную проблему для здоровья человека, подчеркивая необходимость дальнейших исследований долгосрочных последствий нарушения микробиома и потенциальных стратегий его восстановления.