2,000 年糞便化石揭現代人腸道微生物多樣性減 疑與飲食趨單一有關

屎能夠告訴我們很多資訊。最新刊於《自然》的研究,分析來自北美和墨西哥的人類糞便化石,發現 2,000 年前人類的腸道微生物多樣性比現代人高得多,當中更有一些全新發現、不在現代人腸道中出現的微生物。

另外,相比之下現代人腸道微生物群比我們祖先的具有更多抗藥性微生物。這些發現可幫助學者理解微生物多樣性減少,是否與患慢性疾病如糖尿病及癡肥等有關。

近年來,學者發現人類微生物群在保持人體健康方面比我們過去認知的更為重要。不過,學者對人類微生物群如何隨時間變化的理解卻相當有限;而分析糞便化石則可揭示古時人類的飲食、寄生蟲和疾病等的複雜資訊。

美國 Joslin 糖尿病中心領導的國際團隊從美國與墨西哥共 3 個遺址的人類糞便化石,使用放射性碳分析法測定其日期,並提取當中微生物的 DNA 。

團隊最終成功排序出 498 個微生物基因組,其中 181 個最有可能起源於人的腸道,而非化石周圍的土壤。

團隊發現,當中 158 個似乎來自不同的微生物,然後將這些基因組與來自工業和非工業社區人口的 789 個微生物群進行比較。

令人意外的是,古微生物群不僅與現代非工業社區人口腸道微生物群更為相似,而且還包含了現代人口腸道微生物群中都無的品種。在 158 個基因組中,有 61 個是科學界之前完全不知道,比率近 40% 。

團隊認為,古代美洲人口微生物群多樣性可能與飲食有關。

Joslin 糖尿病中心微生物學家 Alexsandar Kostic 指,在古代文化中人類吃的食物種類繁多,可以支持更多微生物生長。但隨著工業化和更多即食食物出現,會損失大量營養,無法支持更多樣性的微生物群。

古微生物有更高適應力

古代與現代人口腸道微生物也有另一些差異,前者的抗生素抗性相關基因較少,但它們也攜較少製造降解聚醣 (glycan) 的蛋白質基因;聚醣是黏液中發現的糖分子,而結腸粘液的降解與乳糜瀉 (celiac disease) 和潰瘍性結腸炎等疾病有關。

古微生物也具有更高多轉座酶 (transposase) ,這些酵素可以切貼並複製 DNA 的元素,幫助微生物適應不斷變化的條件等。

Kostic 認為,這可能是微生物適應環境的一種策略,當時的環境比現代工業時代產生更大變化,現時人類幾乎全年都吃相同的食物,或多或少地過著相同的生活。在古時,生活情況會發生變化,因此微生物需要更高適應力,使用大量轉座酶來捕獲和收集有助其適應不同環境的基因。

學者暫時仍不清楚演化中的微生物組如何改變健康,但研究表明,我們可以找更多的糞便化石,擴大人類對腸道微生物群的了解。

來源:
Science Alert, Mass Extinction in The Human Gut Revealed by Fossil Remains of 2,000-Year-Old Feces, 13 May 2021

報告:
Wibowo, M.C., Yang, Z., Borry, M. & et al. (2021). Reconstruction of ancient microbial genomes from the human gut. Nature. doi: 10.1038/s41586-021-03532-0

文/Alan Chiu

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