研究者は腸内細菌が伝達を介して人間にどのように適応していくのかを追跡

腸内細菌叢での有益な細菌は、ある人からまた別の人に伝染するために異なる方法で、腸内でのそれらの存在量とそれらが提供する機能に影響を与えると新しい研究でわかりました。

英国のウェルカムサンガーインスティテュート（the Wellcome Sanger Institute）の科学者によるこの斬新な研究は、遺伝子配列決定を使用して、人間の健康に大きな役割を果たす腸内細菌の進化、コロニー形成、および伝播に新たに焦点を当てました。

本日Genome Biology（ゲノム生物学）誌で発表されたこの研究は、ヒトマイクロバイオームにおける細菌の進化についてのより深い理解を提供しています。

また、さまざまな腸に関連する疾患を治療するために主要な細菌を選択できるといった、微生物叢を基にした治療法の開発への情報になる可能性があります。

人間には、バクテリア、ウイルス、古細菌、真菌など、マイクロバイオーム（細菌叢）と呼ばれる非常に大量の微生物が生息しています。

体内の有益なバクテリアは、人間の細胞とほぼ1対1で一致し、腸内では、このバクテリアの集合が人間の健康に重要な役割を果たすことがわかっています。

腸内細菌叢の構成は、免疫系に影響を与え、感染を防ぎ、人間の細胞だけではできない炭水化物を分解することで体をサポートします。

腸内の細菌種が生き残るためには、ある人から別の人に伝達が可能である必要があります。

腸内細菌は主に嫌気性であり、酸素中で生き残ることはできません。

広がるために、そのいくつかは胞子を生成します。

胞子は時々種子に例えられますが、成長するのに適切な条件に遭遇するまで休眠状態になることがあります。

ウェルカムサンガーインスティテュートによるこの研究では、ヒトマイクロバイオームで優勢で胞子を生成するフィルミクテス門として知られる細菌のグループを調査しました。

研究者らは、1,358のフィルミクテスのゲノムを分析し、胞子の生成を含む特定の特性の進化を追跡しました。

彼らは、胞子を形成する腸内細菌が腸内でより少ない量で発見され、胞子を生成する能力を失ったもの（胞子）と比較してより大きなゲノムを持っていることを観察しました。

それらのゲノム内には、炭水化物代謝とビタミン生合成に関連するより多くの遺伝子もあり、これはそれらには重要な代謝機能があることを示しています。

胞子を形成できなくなったフィルミクテス菌は、ゲノムは小さいが、腸内に豊富に存在し、ゲノム分析に基づいてより特殊な代謝を示しました。

それらはまた、一般集団ではあまり一般的ではなく、発見されたその個体はより少数であり、胞子形成が喪失するとそれらの広く伝達する能力が制限されてしまうことを示してます。

より小さなゲノムとより特殊な代謝は、胞子形成する能力を失った細菌が、人間の腸内でより高いレベルにコロニーを形成することができる可能性のある、人間の宿主にはより適応することを示しています。

一方、まだ胞子を生成しているバクテリアは、なぜそれらが腸内にそれほど豊富にはないのかを説明できるより大きなゲノムに基づいた人間には、あまり適応していないように見えます。

これらの違いは、伝染が腸内細菌の進化を形作る重要なプロセスであることを示しており、腸内細菌の伝達とそれらが人間の健康で果たす役割との関連についてさらに学ぶために、さらなる研究が必要となっています。

これらのプロセスを理解することは、コロニー形成能力に基づいて特定の細菌を人々に与えることができるかどうか、これらの細菌の代謝の違いが健康状態や治療にどのように影響するかを調査するなど、これを基にした治療法の開発への情報として役立ちます。

筆頭著者であり、ウェルカムサンガーインスティテュートの科学研究員であるヒラリー・ブラウン博士は、次のように述べています。

「人間の間での腸内細菌の伝播はそれらの生存には不可欠ですが、これを可能にする細菌の遺伝的および生物学的特徴はまだよくわかっていません。

この研究は、ゲノムを分析し、細菌が胞子を生成する能力が何度も失われ、その進化と機能に影響を与えていることを発見することによって、この謎のいくつかを解明し始めています。

特定の細菌の役割と、これらの欠如が人間の健康にどのように影響するかを理解するために、腸内細菌叢の遺伝的な詳細を引き続き調査する必要があります。」

ウェルカムサンガーインスティテュートのシニアグループリーダーである上級著者のトレバー・ローリー博士は、次のように述べています。

「腸内細菌叢は、人間の健康と発達に不可欠な役割を果たしており、体内のさまざまな生理学的機能に影響を与えます。私たちに生息する細菌と、それらが代謝を通じて人間の生活にどのように適応するかについて、もっと理解することは、マイクロバイオーム媒介性疾患の新しい治療法と診断法の開発にとって、重要です。」

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