Новое исследование показало, что полезные бактерии в кишечном микробиоме передаются от одного человека к другому разными способами, что влияет на их численность в кишечнике и функции, которые они обеспечивают.
В этом новом исследовании, проведенном учеными из Института Велкома Сэнгера, использовалось генетическое секвенирование, чтобы пролить новый свет на эволюцию, колонизацию и передачу кишечных бактерий , которые играют большую роль в здоровье человека.
Исследование, опубликованное сегодня в Genome Biology , дает более глубокое понимание эволюции бактерий в микробиоме человека . Это также может послужить источником информации для разработки терапевтических средств на основе микробиома, где ключевые бактерии могут быть выбраны для лечения различных заболеваний, связанных с кишечником.
Люди населены чрезвычайно большим количеством микроорганизмов, называемых микробиомом, которые включают бактерии, вирусы, археи и грибы. Полезные бактерии в организме примерно соответствуют человеческим клеткам один к одному, а в кишечнике этот набор бактерий играет важную роль в здоровье человека. Состав микробиома кишечника влияет на иммунную систему, предотвращает инфекции и поддерживает организм, расщепляя некоторые углеводы, с которыми человеческие клетки не могут справиться в одиночку.
Чтобы виды бактерий в кишечнике выжили, они должны иметь возможность передаваться от одного человека к другому. Кишечные бактерии в основном анаэробны, что означает, что они не могут выжить в кислороде. Для распространения некоторые из них производят споры, которые иногда сравнивают с семенами и могут бездействовать, пока не попадут в подходящие условия для роста.
В этом исследовании, проведенном Институтом Wellcome Sanger, изучалась группа бактерий, известных как Firmicutes, которые доминируют в микробиоме человека и продуцируют споры. Исследователи проанализировали геномы 1358 Firmicutes и проследили эволюцию определенных характеристик, включая образование спор. Они заметили, что кишечные бактерии, образующие споры, были обнаружены в более низком количестве в кишечнике и имели больший геном по сравнению с теми, которые утратили способность производить споры (спорулят). В их геномах также было больше генов, связанных с метаболизмом углеводов и биосинтезом витаминов, что говорит о том, что у них есть важные метаболические функции.
Бактерии Firmicutes, которые больше не могли образовывать споры, имели меньшие геномы, но в большей степени присутствовали в кишечнике и имели более специализированный метаболизм, основанный на анализе генома . Они также были менее распространены в общей популяции, что означает, что они были обнаружены у меньшего числа людей, что свидетельствует о том, что потеря споруляции ограничивает их способность к широкому распространению.
Меньшие геномы и более специализированный метаболизм указывают на то, что бактерии, утратившие способность образовывать споры, становятся более приспособленными к своему человеческому хозяину, что может позволить им колонизировать более высокие уровни в кишечнике. С другой стороны, бактерии, которые все еще производят споры, кажутся менее приспособленными для людей из-за их более крупных геномов, что может объяснить, почему их не так много в кишечнике.
Эти различия показывают, что передача является важным процессом, определяющим эволюцию кишечных бактерий, и теперь необходимы дальнейшие исследования, чтобы продолжить изучение связи между передачей кишечных бактерий и ролью, которую они играют в здоровье человека. Понимание этих процессов может помочь терапевтам, например, исследовать, можно ли давать людям определенные бактерии в зависимости от их способности к колонизации и как различный метаболизм этих бактерий может повлиять на состояние здоровья и лечение.
Доктор Хилари Браун, первый автор и штатный научный сотрудник Института Веллком Сэнгер, сказала: «Несмотря на то, что передача кишечных бактерий между людьми важна для их выживания, генетические и биологические особенности бактерий, которые позволяют им это делать, все еще сохраняются. плохо изучены. Это исследование начинает разгадывать эту загадку, анализируя геномы и обнаруживая, что способность бактерий производить споры терялась несколько раз, что влияло на их эволюцию и функции. Необходимо продолжить изучение генетических деталей микробиом, чтобы помочь понять роль конкретных бактерий и то, как их отсутствие может повлиять на здоровье человека ».
Доктор Тревор Лоули, старший автор и старший руководитель группы в Институте Wellcome Sanger, сказал: «Микробиом играет важную роль в здоровье и развитии человека и влияет на широкий спектр физиологических функций в организме. Подробнее о бактериях, которые населяют нас, и то, как они адаптируются к жизни в людях благодаря своему метаболизму, будет иметь важное значение для разработки новых методов лечения и диагностики заболеваний, опосредованных микробиомом ».
