沉迷快餐，人类肠道中存在数千年的它们正在消失

中国科学报 · 公众号 · · 2024-03-23 09:00

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编译｜李木子

即使是严格的素食主义者也需要微生物帮助消化植物。尽管人类口腔、胃和肠道中的酶可以分解糖果、土豆中的简单碳水化合物，但不能分解植物细胞壁的关键成分——纤维素。事实上，人体依靠肠道细菌来完成这项工作。

3月15日，研究人员在《科学》报道称，数千年前，人类可能首次从奶牛或其他反刍动物身上获得了这些有益微生物。然而，该研究小组得出结论，现在，这些微生物在一些人群中正变得越来越稀少，尤其是在工业化国家。

纤维素（左）和肠道哈氏真杆菌。图片来源：ITZIK-MIZRAHI

这可能归咎于人类越来越沉迷于快餐和包装食品。没有参与这项研究的美国哈德逊医学研究所微生物学家Samuel Forster说，食用高度加工食品“似乎改变了这些细菌群落，而这些变化可能对人类健康产生不利影响”。

几年前，以色列本·古里安大学微生物生态学家Itzik Mizrahi和Sarah Morais发现，一种名为cttA的基因不仅存在于奶牛肠道细菌中，也存在于人类肠道微生物中。人体依赖肠道细菌将膳食纤维分解为副产品，如短链脂肪酸，以保持免疫系统和心血管系统的运转，并帮助完成新陈代谢。微生物学家在深入研究人类肠道微生物组，即肠道组织中各种细菌的混合物之前发现了一种处理纤维素的细菌，但它缺乏cttA基因。

Morais、Mizrahi和同事想知道在人类肠道微生物中能否发现其他的奶牛细菌基因，于是他们开始寻找含有cttA的其他微生物和其他基因。这些基因能够编码一种被称为纤维素体的分子复合物，这种复合物可以分解纤维素，对奶牛和其他反刍动物的消化至关重要。科学家扫描了近5000个牛肠道微生物DNA样本和92143个人类肠道微生物DNA样本，最终确定了62个完整的人类和奶牛微生物基因组，并进行了分析。

研究小组报告称，通过比较这些基因组中的纤维素体编码基因，他们发现3种人类肠道微生物的纤维素体与奶牛细菌的纤维素体非常相似。Mizrahi认为，早期农民可能在大约1万年前的驯化初期处理这些奶牛粪便时，首次获得了这些细菌。一旦进入人体，这些反刍动物的微生物就会适应新环境，变得多样化。

为了更好地了解这段历史，研究人员在墨西哥和美国西南部1000至2000年前的人类粪便，以及现代狩猎采集者和农民的粪便中寻找纤维素降解细菌。他们将所有这些数据与工业化国家的人类微生物数据进行了比较。

研究表明，几个世纪以来，在工业化国家中，特定的纤维素降解细菌菌株已经减少甚至消失，这很可能是因为那里的饮食中含有较少纤维素，而这些微生物需要纤维素才能茁壮成长。超过40%的古人样本中含有这些细菌，而1/5的现代狩猎采集者和农民样本中也有这些细菌。但研究小组报告称，在丹麦、瑞典、美国和中国等地，只有不到1/20的人拥有这些细菌。研究人员说，如果没有这些细菌，消化纤维素将非常困难。

比利时根特大学微生物生态学家Tom Van de Wiele说：“归根结底，工业化似乎使我们的肠道失去了丰富的微生物多样性。通过剥夺饮食中的膳食纤维，我们失去了使肠道更健康的微生物。”

然而，丹麦技术大学生物化学家Bernard Paul Henrissat表示，未来还需要做更多工作确定纤维素是否真的被人体肠道微生物分解；如果是的话，是哪种细菌分解的。美国密歇根大学医学院微生物学家Eric Martens也质疑这些细菌的工作方式是否与它们在奶牛中的消化方式匹配。他指出，反刍动物需要很长时间才能分解纤维素，在人体内，这些细菌可能只处理更易消化的纤维素。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adj9223

《中国科学报》 (2024-03-22 第2版国际)

编辑 | 计红梅

排版 | 郭刚

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