Новое сравнение микробиомов пищеварительного тракта людей, шимпанзе (наш самый близкий предок), бонобо и гориллы показывает, что эволюция двух из главных семейств бактерий в кишках этих обезьян точно параллельна эволюции их хозяев.Это показывает, что микробы в наших кишках определены частично нашей эволюционной историей, не только внешними факторами как диета, медицина и география.
Ожирение, рак и некоторые воспалительные заболевания, такие как диабет и болезнь Крона, были связаны с неустойчивостью в смеси микробов в нашем животе и кишечнике.«Мы показываем, что некоторые бактерии пищеварительного тракта человека – прямые потомки бактерий пищеварительного тракта, которые жили в наших общих предках с обезьянами», сказал ведущий исследователь Эндрю Мёллер, Постдокторант Миллера в Музее УКА Беркли Позвоночной Зоологии. «Это показывает, что была несломанная линия наследования или передачи от одного поколения другому в течение миллионов лет с рассвета африканских обезьян».Мёллер начинает собирать снимок микробов в кишках нашего древнего предка обезьяны – в сущности, пищеварительный тракт paleo, которые соответствуют нашей палео диете – и надеются пойти еще больше назад вовремя если, как кажется вероятным, все млекопитающие развили свою уникальную микробиоматерию из общего наследственного населения в отдаленном прошлом.«У нас теперь есть образцы от всех главных групп млекопитающих, и мы работаем над отслеживанием эволюции микробиома полностью назад к тому, когда мы были крошечными плотоядными существами 100 миллионов лет назад», сказал он.
Мёллер и его африканские и американские коллеги, включая соответствующего автора Говарда Очмена в Техасском университете в Остине, издадут их результаты в выпуске 22 июля Науки.«Удивительно, что наши микробы пищеварительного тракта, которые мы могли заразиться от многих источников в окружающей среде, на самом деле одновременно эволюционировали в нас в течение такого долгого времени», сказал Очмен, который отметил, что микробы были переданы более чем сотни тысяч поколений хозяина.
Микробы – мыВажность человеческого микробиома – микробы, которые живут на нашей коже в наших физических отверстиях и в нашем кишечнике – стали очевидными за прошлое десятилетие, поскольку ученые упорядочили микробное население от здоровых и нездоровых людей от новорожденных старшим, и народов во всем мире. Есть почти столько же микробных клеток в нашем теле сколько наши собственные камеры, и они, кажется, переданы от матери ребенку во время рождения и все время изменяются домашней обстановкой, типом диеты, лекарств и даже домашнего животного.
Распотрошите бактерии, в частности, ведите раннее развитие нашего кишечника, обучите наши иммунные системы бороться с болезнетворными микроорганизмами, и может даже затронуть наши капризы и поведение.«Мы знаем, что бактерии пищеварительного тракта действительно объединены с нашей биологией, и этот reseach дает нам структуру для исследования, как это оказалось», сказал Мёллер.Большинство исследователей, изучающих микробиоматерию пищеварительного тракта людей или животных, определило определенный подарок микробов на основе отличительной части ДНК, которая кодирует для куска РНК в бактериальной рибосоме, которая производит белки.
Этот кусок ДНК, названной подъединицей 16 рибосомной РНК, не изменяется быстро со временем, однако, таким образом, это дает очень грубый график времени для эволюции бактерий. Его медленный уровень изменения не позволяет исследователям определять, какие отдельные бактериальные штаммы – различные варианты тех же самых разновидностей – присутствуют, только род и иногда разновидности.
Мёллер и его коллеги решили, вместо этого, чтобы посмотреть на более быстро развивающийся ген, который варьируется даже по различным штаммам бактерий, позволяя им определить отдельные бактериальные штаммы. Ген, названный gyrase B, кодирует для переменной подъединицы ДНК gyrase белок, который помогает ДНК намотать и размотаться.Он и его коллеги получили экскременты из 24 горилл, живущих в Камеруне, 47 шимпанзе от Национального парка Gombe в Танзании, 24 диких бонобо из Демократической Республики Конго и 16 людях из Коннектикута. Они изолировали бактериальную ДНК от этих образцов, усилили ДНК gyrase B генный подарок и каталогизировали изменения в трех главных бактериальных семьях, чтобы создать родословную микробиома для трех семейств бактерий – Bacteroidaceae, Bifidobacteriaceae и Lachnospiraceae – которые вместе включают приблизительно 20 процентов всех микробов в человеческом пищеварительном тракте, включая обе бактерии и их кузенов, Archaea.
Только бактерии в семьях Bacteroidaceae и Bifidobacteriaceae показали cospeciation со своими хозяевами обезьяны с пищеварительным трактом микробное разнообразие, самое низкое в людях и самое высокое у горилл.«Как только мы калибровали молекулярные часы, мы смогли до настоящего времени разделение человека и бактерий шимпанзе приблизительно в 5,3 миллионов лет назад, и человеческая горилла разрушает разделение бактерий приблизительно в 15,6 миллионов лет назад, которые являются примерно в соответствии с тем, что мы знаем от окаменелости и геномных данных хозяев», сказал Мёллер. «Это – еще одна линия доказательств, что у бактерий пищеварительного тракта есть cospeciated с людьми».«В некотором смысле, видообразование хозяина похоже на дрейф континентов: Когда два континента расходятся, целые биоматерии начинают отличаться», сказал Мёллер. «Здесь, поскольку хозяева разделяются, хороший кусок их микробиоматерии также разделяется и разносторонне развивается».
Третья бактериальная родословная, Lachnospiraceae, была более сложной. Были, по-видимому, по крайней мере четыре раза, когда эти бактерии были переданы между различными разновидностями хозяина. Исследователи размышляют, что, потому что эти бактерии формируют споры и могут таким образом выжить вне их хозяев в течение многих длительных периодов, они были легко переданы между разновидностями.
«Мы показали, что микробиом – соединение микробных происхождений, некоторые, у которых есть cospeciated с нами и некоторые, которые были розданы от одной разновидности хозяина до другого», сказал он.Они также посмотрели на микробные метагеномы африканцев из Малави и видели явные различия между африканцем и американской человеческой микробиоматерией с некоторыми происхождениями seeminly потерянный американцами.
«Будет интересно в будущем сделать полное исследование народонаселения, использующего этот метод уровня напряжения, чтобы видеть, можем ли мы использовать бактерии, чтобы восстановить историю миграций населения», сказал он.