장내 미생물은 대륙을 가로질러 인간이 이동하는 것을 따라갔다고 새로운 연구에서 제안했다

하자족은 수렵채집인 수천년 동안 탄자니아 북부를 배회해온 사람들입니다.

원주민 치마네족 마초, 낚시, 사냥 약 7,000마일 떨어진 볼리비아 아마존에 있습니다.

바다로 분리된 이 두 시골 공동체는 공통점이 거의 없어 보일 수도 있습니다. 그러나 새로운 연구에 따르면 장내 박테리아와 관련하여 놀라운 유사성을 공유하고 있는 것으로 나타났습니다.

전문가들은 새로운 논문이 일지에서 이러한 미생물 친족 관계는 인간 이주로 인해 이들 그룹의 조상이 갈라지기 훨씬 전에 형성되었을 수 있음을 시사합니다.

두 그룹의 대변 샘플에 의존한 이 연구에서는 하자(Hadza)와 치마네(Tsimane) 미생물군집이 도시 사람들, 심지어 근처에 사는 사람들과도 현저하게 다르다는 것을 보여주었습니다.

이번 발견은 일부 장내 세균이 오랫동안 인간과 공존해 왔으며 아마도 상호 이익을 얻었음을 시사합니다. 일부 과학자들은 이러한 미생물 상실이 현대 생활 방식에 미치는 영향에 대해 의문을 제기한다고 말하는 아이디어입니다.

이번 연구의 수석 저자이자 스탠포드 대학 미생물학 및 면역학 교수인 저스틴 소넨버그(Justin Sonnenburg)는 “만약 우리가 오랜 기간 동안 매우 유사한 미생물에 의해 거주했다면, 이는 우리 인간 게놈이 특정 미생물과 기능을 기대하게 되었을 수도 있음을 시사합니다.”라고 말했습니다. “장내 생물 다양성이 잃기 시작하면 인간 생물학이 적응하고 수용해야 하는 큰 문제가 있을 수 있습니다.”

이 논문과 관련이 없는 다른 연구자들은 이 가설이 흥미롭지만 아직 입증되지 않았으며 아마도 이러한 미생물이 도시 ​​거주자의 내장에 나타나지 않는 경향이 있는 이유가 있을 것이라고 말했습니다.

“또 다른 대안은 산업화된 미생물군집 프로필이 실제로 산업화된 생활 방식에 적응될 수 있다는 것입니다.”라고 말합니다. 앤드류 모엘러프린스턴 대학교 진화 생물학 부교수. “건강의 관점에서 볼 때, 산업화된 인간이 조상 미생물 분류군(그룹)을 많이 잃어버린 것이 좋은가요, 해로운가요? 우리는 실제로 모릅니다.”

보관된 것과 잃어버린 것을 문서화하는 것은 그것을 알아내는 단계라고 그는 말합니다.

이주하는 인간을 따라 히치하이킹하는 미생물

Sonnenburg는 이전에 하자족의 미생물군집과 산업화된 사람들의 미생물군집을 대조했습니다. 그와 그의 동료들은 이 두 커뮤니티를 서로 비교하고 싶었습니다. “그들은 우리 조상들이 살았던 생활 방식과 훨씬 더 유사한 생활 방식을 살고 있습니다. 따라서 인류 진화 과정에서 여러 세대에 걸쳐 전해 내려온 미생물에 더 호의적입니다.”라고 Sonnenburg는 말합니다.

그럼에도 불구하고, 주요 중복은 “놀랍다”고 그는 말했습니다. 에서 수집한 수십 명의 개인의 대변 샘플에 있는 유전 물질을 비교한 결과 Tsimane 건강 및 생활사 프로젝트Hadza 지역사회의 이전 분석을 통해 Sonnenburg와 그의 동료들은 그들의 내장에 약 1,200종의 동일한 박테리아 종이 살고 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 거의 90%가 중복됩니다.

전형적인 장내 미생물군집에서는 수백에서 수천 종의 종(주로 박테리아, 일부 곰팡이 및 바이러스)이 서로 상호작용합니다. “미생물은 우리 장에서 음식을 소화하는 데 도움을 주고, 혈류로 흡수되는 분자를 분비합니다.”라고 Sonnenburg는 말합니다. “물론 우리의 피는 우리 몸 전체를 순환합니다.”

장내 세균은 기분, 행동, 감염에 대한 신체의 반응에 영향을 미쳐 생물학과 건강의 근본적인 부분에 영향을 미칠 수 있다고 그는 덧붙입니다.

미생물군집은 역동적입니다. 즉, 우리가 먹는 음식과 복용하는 약에 따라 미생물군집도 빠르게 변할 수 있습니다.

그래서 아주 멀리 떨어져 살고 서로 다른 야채, 생선, 고기를 먹는 고립된 공동체인 하자(Hadza)와 치마네(Tsimane) 사람들이 거의 동일한 장내 세균을 가지고 있다는 것은 놀라운 일이라고 Sonnenburg는 말합니다.

그와 그의 동료들은 하자(Hadza)와 치마네(Tsimane) 사람들의 공유 미생물 프로필이 일부 인간 이전의 아프리카 공통 조상으로 거슬러 올라간다고 생각합니다. 대륙을 떠났다유라시아를 거쳐 한때 러시아와 알래스카를 연결했던 육교를 건너 결국 볼리비아 아마존에 정착했습니다. 나중에 해수면이 상승하면서 육교가 사라졌습니다.

“육교가 사라지자 우리는 전통적인 인간 접촉 수단을 통해 장내 세균을 교환하는 것이 매우 어려울 것이라는 분명한 그림을 갖게 되었습니다.”라고 말합니다. 벤 굿스탠포드의 이론 생물 물리학자이자 연구 공동 저자입니다.

그들은 박테리아가 변화하는 속도에 기초한 연대측정 기술을 사용하여 평균적으로 미생물 계통이 약 17,000년 전에 공통 조상을 공유했을 가능성이 높다는 사실을 알아냈습니다. 일부는 훨씬 더 이전의 연대를 가지고 있습니다. “이는 남미, 아프리카 및 아마도 세계 다른 지역의 인구가 생활 방식과 일치하는 환경에서 미생물을 획득할 뿐만 아니라 여러 세대에 걸쳐 미생물을 전염시키고 있다는 생각과 일치합니다.”라고 Sonnenburg는 말합니다.

다른 연구자들은 이번 발견이 장내 미생물군집의 상당 부분이 인간과 함께 이동했으며 인간과 함께 진화했을 가능성이 높다는 개념을 뒷받침한다는 데 동의합니다.

“박테리아와 인간이 아주 많은 세대에 걸쳐 공유된 역사를 갖고 있다면 선택의 기회가 더 많아질 것입니다.”라고 말합니다. 스즈키 타이치본 논문과 관련이 없는 애리조나주립대학교 조교수로 미생물 연구를 수행하고 있다. “우리는 기본적으로 (공동 진화한) 장내 미생물과 우리 자신의 게놈 사이에 더 많은 잠재적인 의존성을 기대합니다.”

마이크로바이옴이 어떻게 발달하는가

아기는 빈 상태의 미생물군집을 갖고 태어나서 즉시 장내 세균을 획득하기 시작합니다.

애리조나 주립대의 Suzuki는 “우리는 먼저 어머니의 질관, 즉 어머니의 피부에서 미생물을 얻습니다. 그런 다음 발달함에 따라 대부분 가정과 지역 사회의 다른 개인으로부터 미생물을 얻습니다.”라고 말합니다.

이러한 인간 대 인간 전염은 대변-구강 경로를 통해 발생합니다. 미세한 입자 공기와 먼지 속의 똥을 제거하고 인간에게 특정한 미생물을 전달하는 중요한 기능을 한다고 프린스턴의 Moeller는 말합니다. “덜 역겨운 일이 될 수 있는 것은 이러한 것들이 얼마나 작은지 깨닫는 것입니다. 길이가 1마이크론 이하이고 원칙적으로 새로운 개체군을 발견하려면 세포 하나만 있으면 됩니다.”라고 그는 말합니다.

장은 또한 음식, 토양, 물을 섭취함으로써 환경에 존재하는 일반 미생물을 포착한다고 Moeller는 말합니다. 예를 들어, 대장균 — 여러 곳에서 발견되는 박테리아로 인간과 많은 동물의 몸에서 번성합니다.

일부 연구자들은 인간과 함께 진화한 미생물이 인간의 건강을 보호하는 데 도움이 되거나 적어도 해를 덜 끼칠 수 있다는 가설을 세웁니다. 예를 들어, 사례 연구에서 아프리카 혈통 치명적인 위암에 걸리기 쉬운 다른 조상에 비해 그들의 게놈이 박테리아와 함께 발달했기 때문에 아마도 아프리카 계통의 균으로 인해 심각한 질병에 걸릴 위험이 훨씬 낮은 것으로 밝혀졌습니다. 이것은 장내 미생물과 인간 게놈 사이의 불일치로 인한 잠재적인 피해를 보여주는 예라고 Suzuki는 말합니다.

논문에 따르면 하자(Hadza)와 치마네(Tsimane) 사람들이 공유하는 장내 미생물의 약 60%는 현대 산업화된 삶을 사는 사람들의 장에는 드물거나 존재하지 않는 것으로 나타났습니다. 스탠포드의 공동 저자인 Sonnenburg는 “내 장에 서식하는 미생물은 증조부모로부터 여러 세대에 걸쳐 물려받은 미생물일 가능성이 거의 없습니다.”라고 말합니다. “그들은 내 현재 생활 방식과 내가 현지에서 교류한 사람들의 산물일 가능성이 훨씬 더 높습니다.”

그는 이러한 조상 미생물을 잃는 것이 인간의 건강에 해를 끼칠 수 있다고 생각합니다. 인과 관계를 증명하는 것은 까다롭지만 “많은 화살표가 같은 방향을 가리키고 있습니다. 즉, 현대 미생물군집이 염증을 전파하는 방식으로 변경되어 건강에 해롭고 염증성 질환으로 이어질 수 있습니다”라고 Sonnenburg는 말합니다.

이론을 증명하거나 반증하려면 많은 과학적 연구가 필요할 것입니다. 프린스턴의 Moeller는 “(이들) 미생물 중 어떤 미생물과 함께 공동 진화했는지, 어떤 미생물을 잃어버렸는지, 회복하는 것이 유익한지와 같은 진화적 질문에 관해서는 아직 초기 단계입니다.”라고 말했습니다.

그럼에도 불구하고 그는 어떤 장내 세균이 오랫동안 인간과 함께 있었는지 확인하는 것이 이 분야를 발전시키는 데 도움이 된다고 덧붙였습니다.