Science驚人發現：腸道菌早於人類出現之前

根據《Science》雜誌發表的一項新研究表明，我們腸道內的細菌已經傳遞了幾百萬年——在我們人類之前，從而表明，進化在人們腸道微生物的組成中起著較以前更大的作用。

研究人員所研究的細菌指導著我們腸道的早期發展，訓練我們的免疫系統對抗病原體，甚至可能影響我們的情緒和行為。

這項研究包括一個國際科學家小組，是由得克薩斯大學奧斯汀分校綜合生物學教授Howard Ochman，和得克薩斯大學奧斯汀分校前研究生、目前在加州大學伯克利分校的博士後研究員Andrew Moeller帶領。Ochman稱：「我們的腸道菌群——我們可以從環境中的許多來源獲得，實際上已經在我們體內共同演化了這麼長時間，這是令人驚訝的，微生物已經被傳遞了超過成千上萬個世代。」

科學家發現，隨著人類和非洲類人猿從一個共同的祖先分化成不同的物種，存在於他們共同祖先的細菌，也演變成與每個宿主相關的不同菌株。

在進一步的分析中，科學家們發現了遺傳學證據表明，隨著宿主進化成不同的物種，細菌在同一時間也分成不同的物種。一種這樣的細菌分化發生在大約1560萬年前，當時大猩猩與其他的原始人類分化開來。其他細菌的分化發生在大約530萬年前，當時人類譜繫於導致黑猩猩和倭黑猩猩的譜系發生了分化。

Moeller說：「很長一段時間以來，我們都知道，人類和我們的最親密的親戚——類人猿，在腸道中攜帶有這些細菌。我們想回答的最大問題是，這些細菌來自哪裡？我們是從我們的環境，或從我們的進化歷史獲得它們嗎？它們在宿主譜系中持續了多久？」

在這項研究之前，科學家對於「腸道微生物菌株在單個人科普系中持續的時間足夠長，從而導致cospeciation——兩個物種並行進化的一個過程」，有很大的意見分歧。一些微生物的持久性可能已受到飲食、地理變化或使用抗生素的威脅。

研究人員研究了野生非洲大猿——黑猩猩、倭黑猩猩與大猩猩的糞便標本，也分析了生活在康涅狄格的人類糞便。化石和遺傳學證據已證實，所有這四個物種——被稱為人科，是從生活在1000萬多年前的一個共同祖先演變而來的。

糞便樣本中含有從宿主動物腸道脫落的微生物。科學家們利用基因測序，分析了每一份糞便樣本中存在的一個特定細菌基因的不同版本。根據這些數據，他們重建了構成人類腸道微生物組的20%以上的三組腸道菌群的進化樹。

兩組細菌——Bacteriodaceae和雙歧桿菌科的進化樹，酷似人科動物的進化樹。但是，有一些微妙的差異，如個別的細菌菌株隨著時間的推移從四個宿主物種中的一個消失。

第三個細菌——一組被稱為毛螺旋菌的系譜樹，更複雜。顯然至少有四次，這些細菌被轉移到不同的宿主物種之間。研究人員推測，因為這些細菌形成孢子，並因此可能在它們的寄主外存活了很長一段時間，所以它們很容易在物種之間傳播。

研究人員還不能確定，數百萬年來，這三個古老的菌株是如何從一個宿主世代傳下來的。此前的研究表明，我們從母親那裡第一次接種了我們的腸道微生物，因為我們是通過產道出生的。在整個一生中，我們也接收到來自社會幹預的微生物。研究人員懷疑，這兩種傳播模式負責維持著我們與細菌BFFs的多代關係。

Moeller說：「對我來說是最令人興奮的是，細菌和宿主之間的這種共分化（codiversification），可能追溯到以前更久的時間。也許我們可以將我們的腸道微生物，追溯回到我們與所有哺乳動物、所有爬行動物、所有兩棲類動物，甚至所有脊椎動物的共同祖先。如果這是真的，那真是太神奇了。」

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