Трилиони микроби създават своя дом в червата, където помагат за разграждането и извличането на енергия и хранителни вещества от храната, която ядем. И все пак учените не са разбрали малко за това как тази отличителна комбинация от микроби варира при отделните индивиди.

вариациите

Сега, като каталогизират микробните видове в червата на слаби и затлъстели, еднояйчни и братски женски близнаци и техните майки, използвайки ново поколение мощни ДНК секвенсори, изследователи от Медицинското училище във Вашингтон в Сейнт Луис откриват, че всеки индивид носи уникална колекция от бактерии, въпреки че общностите са по-сходни сред членовете на семейството.

Когато учените разгледаха по-задълбочено ДНК на микробите, те откриха поразително сходство: Различните колекции от бактериални видове носеха общ набор от гени, които изпълняваха ключови функции в допълнение на тези, изпълнявани от нашите човешки гени.

"Въпреки че има разлики в това кой е там сред отделните ни чревни общности, тези различни групи от микроби носят общ набор от гени, които изпълняват ключови функции. Тези функции допълват тези, извършвани от нашите човешки гени", казва старши автор Джефри И. Гордън Д-р, директор на Центъра за наука за генома на Вашингтонския университет.

Освен това, когато водещият автор на изследването Питър Търнбоу, завършил студент, работещ в лабораторията на Гордън, секвенира ДНК на микробиологичната общност или микробиома на подгрупа от затлъстели и слаби двойки двойки, той установява, че затлъстелите индивиди имат увеличено представителство на почти 300 бактериални гени, много от които са посветени на извличане на калории от храната и обработка на хранителни вещества. Това ново доказателство подкрепя по-ранните изследвания на Гордън върху мишки, които установяват връзка между затлъстяването и ефективността на енергийната реколта от диетата от чревни бактерии.

За да сравнят чревните бактериални общности както вътре, така и между семействата, Гордън и неговите колеги са взели проби от изпражнения от 31 двойки двойки близнаци, 23 двойки двойки близнаци и 46 от техните майки. Близнаците са били на 20-30 години и са от европейски или африкански произход. Всяка двойка близнаци обикновено е или слаба, или със затлъстяване, както се определя от индекса на телесна маса (ИТМ). Всички близнаци са родени в Мисури, но сега живеят в цялата страна. Те са участници в изследването на юношески близнаци в Мисури, дългогодишно проучване на близнаци, родени в Мисури, водено от д-р Андрю Хийт от Вашингтонския университет, професор по психиатрия, което е предназначено да дешифрира влиянието на околната среда спрямо генетиката върху аспектите на човешкото здраве.

В настоящото проучване всеки индивид предостави проби от изпражненията с интервал от два месеца, което позволява на изследователите да проследяват колебанията в бактериалните съобщества с течение на времето. Жените не са приемали антибиотици, за които е известно, че променят чревната общност, поне шест месеца.

Първоначално изследователите секвенираха ген, открит във всички микроби. Този ген, 16S rDNA, функционира като баркод на живота и може да се използва за каталогизиране на видовете, присъстващи в микробна общност, без да се налага да култивира бактериите.

Изненадващо, те не откриха нито един обилен бактериален вид, споделен в червата на 154 участници в изследването. Докато членовете на семейството са по-склонни да приютяват сходни колекции от бактериални видове, степента на сходство е еднаква за идентични, както при двойките двойки близнаци, независимо дали живеят в една къща или в различни региони на Съединените щати, установиха изследователите.

"Това предполага, че ранните експозиции на околната среда играят ключова роля при определянето кои микроби колонизират чревните ни пътища", казва Гордън. "Изглежда, че ние придобиваме огромен брой гени - под формата на нашите микробни гени - от нашата ранна среда." Тези микробни гени, заедно с нашите човешки гени, образуват нашия „метагеном“.

Настоящото изследване е част от текущия проект за човешки микробиом, който се стреми не само да каталогизира микробните видове и гени, свързани със здрави тела и определени болестни състояния, но да разбере как функционират нашите микробни общности. Смята се, че микробните клетки превъзхождат човешките клетки с коефициент десет към един. Смята се, че микробите носят много повече от 20 000 гена, които изграждат ДНК, която наследяваме от родителите си.

"Това проучване отваря много врати към области, които са важни за изследване", казва Гордън. "Но преди да можем уверено да асоциираме промените в нашите местни микробни общности с риск за някои заболявания, е много важно да дефинираме нормалните вариации, които се появяват в тези общности в рамките на и между индивидите, и факторите, които могат да предизвикат тези вариации в нашата микробна Ние се интересуваме от разбирането как нашият съвременен начин на живот, променящите се културни традиции, новите технологии и западните диети оформят нашия микробиом в червата. Трябва да разгледаме друго измерение на човешката еволюция, а именно това, което се случва на нивото на нашите микробиоми, нашите общества се подлагат на бърза трансформация. Смятаме, че изучаването на близнаци, живеещи в различни части на света, представлява особено полезен начин за придвижване на тази нова област на изследване напред. "