PNAS:体内肠道菌群中性突变或占优势 可增强肠道菌群多样性！

来源：原创网站2022-01-29 17:27

1月29日，2022 /100医学网bion/-肠道菌群具有重要的遗传多样性，肠道特定的空间特征可能塑造其在环境中的进化过程；最近，在国际杂志《PNAS》上发表了一篇题为“肠道中的流体动力流动和浓度梯度增强中性细菌多样性”的文章

1月29日，2022 /100医学网bion/-肠道菌群具有重要的遗传多样性，肠道特定的空间特征可能塑造其在环境中的进化过程；近日，在国际杂志《PNAS》发表的题为《肠道中的流体动力流动和浓度梯度增强中性细菌多样性》的研究报告中，来自欧洲分子生物学实验室等机构的科学家通过研究提出了肠道菌群多样性和进化的新模型，这可能有助于揭示肠道环境如何帮助中性突变变得普遍，这对人类健康和代谢性疾病具有巨大的潜在意义。

中性突变体在肠道不同位置的命运。

图片：doi :10.1073/PNAS . 39960 . 19999999996

研究员安妮-弗洛伦斯比博尔说，我们经常认为进化可能是一个非常缓慢的过程，这对于大型哺乳动物来说确实是事实。然而，病毒的进化速度非常快。正如新型冠状病毒突变株向我们展示的那样，细菌往往在中等尺度上进化，那些存在于肠道中的细菌也可以在与我们相关的尺度上进化。肠道菌群的突变和进化将对公共卫生产生重要影响，一个明显的例子就是抗生素耐药性。因此，许多研究都集中在影响肠道菌群进化的因素上，而一些研究则关注肠道菌群的结构，包括其水动力特性，这将导致食物和细菌浓度的不同梯度变化。

现在研究人员开发了一个肠道细菌突变和进化的微型模型，可以帮助解释肠道内部流动如何影响基因库的分布。研究人员指出，肠道的特定空间结构(连同流体力学和浓度梯度)可能会大大增加中性突变达到高比例并最终接管种群的可能性；这些中性突变意味着细菌经历了对其生长速度没有影响的突变，或者至少在它们的整个细菌群体中可以被忽略。因为肠道环境会明显增加中性突变的预期平均比例，也会增加最终接管种群的能力(与标准的混合良好的种群相比)。因此，肠道的特定环境会增强中性细菌的多样性。

但是肠道中性突变的普遍性意味着什么？意味着更大一部分随机突变可能会达到重要分数，而不是迅速消亡；这可能会增加肠道菌群的多样性及其对环境变化的适应能力，并且由于肠道菌群的组成会影响机体的代谢，因此也可能对代谢产生间接影响。相关研究成果对科学家治疗炎症性肠病等代谢性疾病具有重要意义。关键是研究者预测的肠道菌群多样性和适应性的增加可能与结肠内食物和细菌浓度的强梯度密切相关。而且小肠的细菌浓度比结肠低很多，所以结肠入口处的食物会很多，细菌会少。

图片：https://www.pnas.org/content/119/1/e2108671119

但是在更远的肠道中，细菌已经摄入食物并开始繁殖，所以食物会更少，但细菌群落会更多。如果这些梯度减弱，研究人员开发的模型预测的多样性也会减弱，如果肠道内的流速发生变化或肠道肌肉的收缩变强或变弱，就会出现这种情况。因此，这可能与炎症性肠病等代谢性疾病有一定的相关性，了解这些影响可能有助于提高人类相关疾病的治疗水平。

目前，研究人员正在做进一步的研究来回答上述问题；到目前为止，研究人员一直在研究中性突变体，但研究有益突变体(可以增加生长速度)和有害突变体(可以降低生长速度)可能会非常有趣，因为它可以提供一个更完整的画面来揭示肠道空间结构对肠道菌群进化的影响。为了逐步提高模型的真实性，后面还需要做更多的事情。综上所述，这项研究的结果可以通过引入一个活跃的群体来合理化，这个群体包括能够主动消耗食物和分裂的细菌群落。活跃群体的大小可以产生具有固定概率的肠道中性突变的有效群体大小。(100yiyao.com 100医疗网)

原始来源：

达卡拉博维，克劳德洛韦多，安妮-弗洛伦斯比波。美国国家科学院院刊(2021年)。doi : 10.1073/PNAS . 19999 . 19999999996

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