一项于12月18日发表在《自然·通讯》上的大鼠研究表明，你室友的基因可能正在塑造你肠道中的细菌，而你的基因也可能正在影响他们的肠道细菌。
通过对4000多只大鼠的检查，研究人员发现肠道微生物组的构成不仅受个体自身基因组成的影响，还受与其共享生活空间的动物基因的影响。
这一发现指出了遗传学和社会互动之间的一种新联系。某些共生肠道微生物可以通过密切接触在个体间移动。虽然基因本身保持不变，但微生物却可以移动。研究表明，某些基因促进特定肠道细菌的生长，而这些细菌可以通过社交方式传播。
"这不是魔法，而是遗传影响通过社交接触悄然传播到他人的结果。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、该研究的资深作者阿梅莉·博德博士表示。
在大鼠中发现三个新的基因-微生物联系
肠道微生物组由数万亿生活在消化道中的微生物组成，它们在消化和整体健康中发挥重要作用。饮食和药物已知会强烈影响这些微生物群落，但了解遗传学如何贡献一直更具挑战性。
在人类中，研究人员仅可靠地将两个基因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，并影响牛奶消化微生物。ABO血型基因也影响肠道细菌，尽管确切机制仍不清楚。
科学家认为可能存在额外的基因-微生物联系，但证明它们很困难，因为遗传和环境因素在日常生活中重叠。基因可以塑造饮食和生活方式选择，进而影响肠道微生物组。同时，家庭和朋友经常共享食物、生活空间和微生物，使得难以区分先天与后天。
为克服这些挑战，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大鼠。大鼠共享许多哺乳动物生物学的关键方面，可以在严格控制的条件下饲养，包括相同的饮食。
研究中的每只大鼠在基因上都是独特的，属于四个独立队列之一。这些队列在美国不同设施中饲养，并遵循不同的护理程序，使研究人员能够测试遗传效应是否在不同环境中保持一致。
通过将所有4000只大鼠的遗传数据与微生物组概况相结合，研究团队确定了在所有四个队列中一致影响肠道细菌的三个遗传区域。
最强的关联涉及St6galnac1基因，该基因向肠道黏液衬里的糖分子添加。该基因与Paraprevotella水平升高相关联，这种细菌被认为以这些糖为食。这种联系在每个队列中都出现。
第二个遗传区域包括几个帮助形成肠道保护性黏液层的黏蛋白基因，与厚壁菌群细菌相关联。第三个区域包含Pip基因，该基因产生抗菌分子，与Muribaculaceae家族的细菌相关联。这些细菌在啮齿动物中很常见，在人类中也存在。
基因可以产生社会效应
研究的规模之大使研究人员首次能够估计大鼠的微生物组有多少是由其自身基因塑造的，有多少是由与其同住的大鼠基因塑造的。
这一概念的一个熟悉例子，称为间接遗传效应，发生在母亲的基因通过她提供的环境影响其后代的生长或免疫系统时。
在这项研究中，受控的生活条件使得能够在新的背景下检查间接遗传效应。研究人员开发了一种计算模型，将大鼠自身基因对其肠道微生物的影响与其社交伙伴的影响分开。
他们发现，某些Muribaculaceae细菌的丰度受直接和间接遗传影响的塑造。这表明某些遗传效应可以通过微生物交换在社交中传播。
当这些社会效应被添加到统计模型中时，三个新发现的基因-微生物联系的整体遗传影响增加了4到8倍。研究人员警告说，这可能仍然低估了遗传影响的真实程度。
"我们可能只发现了冰山一角，"博德博士说。"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。"
这些发现描述了一种机制，其中一个个体的遗传效应可以通过肠道微生物在社交群体中传播，改变其他人的生物学，而不改变其DNA。
如果人类中发生类似的过程，并且鉴于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，大规模人群研究中对人类健康的遗传影响可能被低估。基因不仅可能塑造个体的疾病风险，还可能塑造周围人的疾病风险。
这些发现对人类健康的可能意义
根据博德博士的说法，微生物组已与免疫功能、新陈代谢和行为联系起来。然而，许多报告的关联不一定反映因果关系，生物机制通常不明确。在受控环境中使用动物模型的遗传研究可以帮助超越相关性，测试基因和肠道微生物如何在健康中相互作用的可测试解释。
研究人员指出，大鼠基因St6galnac1在功能上与人类基因ST6GAL1相关，后者在先前研究中也与Paraprevotella相关联。这表明动物如何在其肠道黏液上涂覆糖可能有助于确定哪些微生物在消化系统中茁壮成长，可能代表跨物种的共享机制。
该团队还探讨了这种机制如何可能影响诸如COVID-19等传染病。
其他研究已将ST6GAL1与突破性SARS-CoV-2感染联系起来，即接种疫苗的个体仍然被感染。Paraprevotella也被证明会触发病毒用来进入宿主细胞的消化酶的分解。基于此，研究人员假设ST6GAL1的遗传变异可能影响Paraprevotella水平，进而影响对病毒感染的易感性。
他们还建议与IgA肾病可能存在联系，这是一种自身免疫性肾脏疾病。Paraprevotella可能改变IgA，一种通常保护肠道的抗体。当被改变时，IgA可以渗入血液并形成损害肾脏的团块，这是IgA肾病的定义特征。
接下来，研究人员计划密切检查St6galnac1如何影响大鼠中的Paraprevotella，以及这种关系在肠道和全身中触发的连锁反应。
"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。与其他大多数宿主-微生物组联系相比，它们也异常强大。这是一个独特的机会，"博德博士总结道。
【全文结束】
