انسان ها با میکروبیوم های خود تکامل یافته اند - مانند ژن ها، میکروب های روده شما از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند.

تبریز امروز:

 
هنگامی که اولین انسان ها از آفریقا نقل مکان کردند، میکروب های روده خود را با خود حمل کردند. به نظر می رسد، این میکروب ها نیز همراه با آنها تکامل یافته اند.

میکروبیوم روده انسان از صدها تا هزاران گونه باکتری و باستانی تشکیل شده است. در یک گونه خاص از میکروب، سویه های مختلف حامل ژن های مختلفی هستند که می توانند بر سلامت شما و بیماری هایی که مستعد ابتلا به آن هستید تأثیر بگذارند.

تنوع قابل توجهی در ترکیب میکروبی و تنوع میکروبیوم روده بین افراد ساکن در کشورهای مختلف در سراسر جهان وجود دارد. اگرچه محققان شروع به درک عواملی مانند رژیم غذایی کرده‌اند که بر ترکیب میکروبیوم تأثیر می‌گذارند، هنوز درک محدودی در مورد اینکه چرا گروه‌های مختلف گونه‌های متفاوتی از گونه‌های یکسان میکروب در روده خود دارند، وجود دارد.

ما محققینی هستیم که تکامل میکروبی و میکروبیوم ها را مطالعه می کنیم. مطالعه اخیر ما نشان داد که میکروب‌ها نه تنها در سفر به سراسر جهان با میزبانان اولیه انسان مدرن خود تنوع پیدا کردند، بلکه تکامل انسان را با محدود کردن خود به زندگی در روده دنبال کردند.

میکروبیوم روده نقش کلیدی در بسیاری از زمینه های سلامتی شما ایفا می کند.
میکروب ها تاریخ تکاملی را با انسان به اشتراک می گذارند
ما این فرضیه را مطرح کردیم که همانطور که انسان ها در سراسر جهان پراکنده شدند و از نظر ژنتیکی تنوع پیدا کردند، گونه های میکروبی موجود در روده آنها نیز رشد کردند. به عبارت دیگر، میکروب‌های روده و میزبان‌های انسانی آن‌ها با هم «تنوع» و تکامل یافته‌اند – همانطور که انسان‌ها به گونه‌ای متنوع شدند که مردم آسیا با مردم اروپا متفاوت به نظر می‌رسند، میکروبیوم‌های آن‌ها نیز همینطور.

برای ارزیابی این موضوع، ما باید داده‌های ژنوم و میکروبیوم انسان را از مردم سراسر جهان جفت کنیم. با این حال، مجموعه داده‌هایی که هم داده‌های میکروبیوم و هم اطلاعات ژنومی را برای افراد فراهم می‌کرد، زمانی که ما این مطالعه را شروع کردیم، محدود بود. بیشتر داده‌های در دسترس عموم از آمریکای شمالی و اروپای غربی بود و ما به داده‌هایی نیاز داشتیم که بیشتر معرف جمعیت‌های سراسر جهان باشد.

بنابراین تیم تحقیقاتی ما از داده‌های موجود از کامرون، کره جنوبی و بریتانیا استفاده کرد و مادران و فرزندان خردسال آنها را در گابن، ویتنام و آلمان به‌کار گرفت. ما نمونه‌های بزاق بزرگسالان را برای تعیین ژنوتیپ یا ویژگی‌های ژنتیکی و نمونه‌های مدفوع برای تعیین توالی ژنوم میکروب‌های روده آنها جمع‌آوری کردیم.

برای تجزیه و تحلیل خود، از داده های 839 بزرگسال و 386 کودک استفاده کردیم. برای ارزیابی تاریخچه تکامل انسان و میکروب های روده، ما درختان فیلوژنتیک را برای هر فرد و همچنین برای 59 گونه از رایج ترین گونه های میکروبی ایجاد کردیم.

وقتی درختان انسانی را با درختان میکروبی مقایسه کردیم، متوجه شدیم که چقدر با هم مطابقت دارند. برخی از درختان باکتریایی به هیچ وجه با درختان انسانی مطابقت نداشتند، در حالی که برخی از آنها خیلی خوب مطابقت داشتند، که نشان می دهد این گونه ها با انسان ها تنوع پیدا کرده اند. برخی از گونه‌های میکروبی، در واقع، بیش از صدها میلیون سال در مسیر تکاملی بوده‌اند.

این دو درخت فیلوژنتیکی از شرکت‌کنندگان انسانی (سمت چپ) و یک گونه باکتریایی (راست) کاملاً مطابقت دارند، که نشان می‌دهد احتمالاً در طول تکامل با هم متنوع شده‌اند. تجدید چاپ با اجازه سوزوکی و همکاران، Science Volume 377, abm7759 (2022)، CC BY-NC-ND
ما همچنین دریافتیم که میکروب‌هایی که همزمان با انسان‌ها تکامل یافته‌اند، در مقایسه با میکروب‌هایی که با مردم تنوع پیدا نکرده‌اند، دارای مجموعه‌ای از ژن‌ها و ویژگی‌های منحصربه‌فرد هستند. میکروب‌هایی که با انسان‌ها همکاری می‌کنند، ژنوم‌های کوچک‌تر و حساسیت به اکسیژن و دما بیشتری دارند و عمدتاً قادر به تحمل شرایط زیر دمای بدن انسان نیستند.

در مقابل، میکروب‌های روده با پیوندهای ضعیف‌تر با تکامل انسان دارای ویژگی‌ها و ژن‌های مشخصه باکتری‌های آزاد در محیط خارجی هستند. این یافته نشان می‌دهد که میکروب‌های کدنوع‌شده بسیار به شرایط محیطی بدن انسان وابسته هستند و باید به سرعت از یک فرد به انسان منتقل شوند.

در مرحله بعد، یا به صورت نسلی یا بین افرادی که در یک جوامع زندگی می کنند، منتقل می شود.

با تأیید این روش انتقال، متوجه شدیم که مادران و فرزندانشان دارای گونه های مشابهی از میکروب ها در روده خود هستند. در مقابل، میکروب‌هایی که دارای تنوع نیستند، احتمال بیشتری برای زنده ماندن در خارج از بدن دارند و ممکن است به طور گسترده‌تری از طریق آب و خاک منتقل شوند.

میکروب های روده و پزشکی شخصی
کشف ما که میکروب های روده درست همراه با میزبان انسانی خود تکامل یافته اند، راه دیگری برای مشاهده میکروبیوم روده انسان ارائه می دهد. میکروب‌های روده در طول صدها تا هزاران نسل بین مردم منتقل شده‌اند، به طوری که با تغییر انسان، میکروب‌های روده‌شان نیز تغییر کرده است. در نتیجه، برخی از میکروب‌های روده طوری رفتار می‌کنند که انگار بخشی از ژنوم انسان هستند: آنها بسته‌هایی از ژن‌ها هستند که بین نسل‌ها منتقل می‌شوند و توسط افراد مرتبط به اشتراک گذاشته می‌شوند.

پزشکی شخصی و آزمایش ژنتیک شروع به خاص کردن و موثرتر کردن درمان برای فرد می کند. دانستن اینکه کدام میکروب ها با مردم همکاری طولانی مدت داشته اند ممکن است به محققان کمک کند تا درمان های مبتنی بر میکروبیوم خاص برای هر جمعیت را توسعه دهند. پزشکان در حال حاضر از پروبیوتیک‌های محلی مشتق شده از میکروب‌های روده اعضای جامعه برای درمان سوء تغذیه استفاده می‌کنند.

از باکتری های روده می توان برای کمک به درمان بیماری ها و شرایط مختلف استفاده کرد. 
یافته‌های ما همچنین به دانشمندان کمک می‌کند تا درک بهتری از چگونگی انتقال میکروب‌ها از نظر زیست‌محیطی و تکاملی از «زندگی آزاد» در محیط به وابستگی به شرایط روده انسان داشته باشند. میکروب های متنوع دارای صفات و ژن هایی هستند که یادآور همزیستی های باکتریایی هستند که در داخل میزبان حشرات زندگی می کنند. این ویژگی‌های مشترک نشان می‌دهد که سایر میزبان‌های حیوانی نیز ممکن است میکروب‌های روده داشته باشند که در طول تکامل با آنها تنوع پیدا کرده‌اند.

توجه ویژه به میکروب‌هایی که تاریخ تکامل بشر را به اشتراک می‌گذارند می‌تواند به بهبود درک نقش آنها در رفاه انسان کمک کند.