社交互动中的大鼠。图片来源：Katie Holl
根据发表在《自然通讯》上的一项大鼠研究，你"室友"的基因可能正在影响你肠道中生存的细菌，反之亦然。
这项研究通过对四千多只动物进行研究，揭示了大鼠肠道微生物组的组成不仅受个体自身基因影响，还受与其共享生活空间的个体基因的影响。
这一发现揭示了基因与社交生活交织的新方式：通过个体间交换的共生肠道微生物。虽然基因不会在个体间跳跃，但微生物可以。研究发现某些基因有利于特定肠道细菌，而这些细菌可以通过密切的社交接触传播。
"这不是魔法，而是遗传影响通过社交接触溢出到他人的结果。基因塑造肠道微生物组，我们发现重要的不仅是我们自己的基因，"巴塞罗那基因组调控中心的研究员、该研究的高级作者Amelie Baud博士解释道。
大鼠中发现的三个新基因-微生物联系
肠道微生物组是生活在消化道中的数万亿微生物的集合，它们在消化和整体健康中发挥着关键作用。虽然饮食和药物被认为是影响这些微生物生态系统的主要因素，但遗传因素的贡献更难以确定。
在人类中，只有两个基因被可靠地与肠道细菌联系起来。乳糖酶基因决定成年人是否能消化牛奶，并影响消化牛奶的微生物。ABO血型基因也通过尚未发现的机制产生影响。
可能存在更多的基因-微生物联系，但由于在现实世界中难以区分先天与后天因素，这些联系尚未得到确认。例如，基因可以影响饮食和生活方式选择，而这些选择又会影响肠道微生物组。但家庭和朋友共享食物、住所和微生物，模糊了先天与后天对肠道微生物组贡献的界限。
相反，基因组调控中心和加州大学圣地亚哥分校的研究人员转向了大鼠。这些动物具有许多哺乳动物生物学特征，但可以在受控条件下饲养，例如给予所有人相同的饮食。
所有动物在基因上都是独特的，来自四个不同队列中的一个，每个队列都安置在美国的不同设施中，具有不同的护理程序，使研究人员能够测试哪些遗传效应在不同环境中仍然有效。
通过结合来自所有4000只大鼠的基因和微生物组数据，研究团队确定了三个遗传区域，这些区域尽管在四个队列的饲养条件存在差异，但始终影响肠道细菌。
最强的联系存在于基因St6galnac1（该基因将糖分子添加到肠道粘液中）和副拟杆菌（Paraprevotella）的丰度之间，研究人员相信这种细菌以这些糖为食。在所有四个队列中都发现了这种联系。
第二个区域包含几个粘蛋白基因，这些基因构成了肠道的保护性粘液层，并与厚壁菌门（Firmicutes）的细菌相关联。第三个区域包括编码抗菌分子的Pip基因，与在啮齿动物中常见且在人类中也发现的Muribaculaceae家族的细菌相关联。
基因也有社交生活
庞大的队列规模使研究人员首次能够估计每只大鼠的微生物组中有多少是由其自身基因解释的，有多少是由与其共同生活的其他大鼠的基因解释的。
这种现象的经典例子，也称为间接遗传效应，是当母亲的基因通过她提供的环境塑造其后代的生长或免疫系统时。
大鼠研究的受控条件使研究人员能够以一种全新的方式研究这些效应。研究作者建立了一个计算模型，将大鼠自身微生物的遗传效应与其社交伙伴的效应分离开来。
他们发现，某些Muribaculaceae的丰度既受直接遗传影响，也受间接遗传影响，这意味着某些遗传效应通过微生物交换在社交中传播。
一旦将这些社交的或间接的效应纳入统计模型，对于发现的三个新基因-微生物联系，总遗传影响增加了4至8倍。研究人员表示，这可能仅代表真实情况的一小部分。
"我们可能只发现了冰山一角，"Baud博士说。"这些是信号最强的细菌，但一旦我们有更好的微生物组分析方法，可能会有更多微生物受到影响。"
通过证明遗传影响可以与肠道微生物传播相结合，研究作者描绘了一种新的作用机制，即个体的遗传效应可以通过整个社交群体产生涟漪效应，改变其他人的生物学特性而不改变他们的DNA。
如果类似效应在人类中发生，并且考虑到越来越多的证据表明肠道微生物组在健康中起着重要作用，这意味着在大型研究中对人类健康的遗传影响可能被低估了。基因不仅可能塑造个体的疾病风险，还可能塑造他人的疾病风险。
该研究对人类健康的意义
据Baud博士介绍，微生物组已与从免疫和代谢到行为的一切联系起来，但并非所有报道的相关性都反映因果效应，确切的作用机制仍难以捉摸。像她这样的遗传学研究，使用受控环境中的动物模型，可以帮助从相关性转向可测试的因果假设，有助于解释基因和肠道微生物组如何在人类健康中相互作用。
例如，研究人员指出，他们在大鼠中发现的基因St6galnac1在功能上与人类基因ST6GAL1相关，而在其他研究中，ST6GAL1也与副拟杆菌（Paraprevotella）有关联。
这表明动物如何用糖分子覆盖肠道粘液的方式可以决定哪些微生物能够在消化系统中茁壮成长，这可能是跨物种共享的生物机制。
研究作者还假设这种可能的机制反过来如何影响像COVID-19这样的传染病。
ST6GAL1在其他研究中已被与突破性SARS-CoV-2感染联系起来，即人们尽管接种了疫苗仍会感染COVID。也有研究表明，副拟杆菌（Paraprevotella）会诱导消化酶的降解，这些酶被病毒用来进入宿主细胞，因此研究人员假设ST6GAL1中的基因变异可能会影响副拟杆菌的丰度，进而影响病毒感染。
他们还假设了为什么有些人会患上一种称为IgA肾病的自身免疫性肾脏疾病。副拟杆菌可能改变IgA（一种保护肠道的抗体），而当IgA被改变时，可能会渗入血液并形成损害肾脏的团块，这是IgA肾病的标志。
研究人员现在计划详细研究St6galnac1如何在大鼠中影响副拟杆菌，以及这在肠道和整个身体中触发的生物连锁反应。
"我现在对这种细菌着迷了。我们的结果得到了来自四个独立设施的数据支持，这意味着我们可以在任何新环境中进行后续研究。与大多数宿主-微生物组联系相比，它们也异常强大。这是一个独特的机会，"Baud博士总结道。
更多信息《来自实验室大鼠多队列分析的宿主-微生物组相互作用的遗传结构和机制》，《自然通讯》(2025)。DOI: 10.1038/s41467-025-66105-z
期刊信息：《自然通讯》
关键医学概念COVID-19（2019冠状病毒病）
由基因组调控中心提供
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