8坨穿越千年的便便，讓哈佛科學家找到治療糖尿病的線索｜Nature

明敏 發自 凹非寺量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

你可能想不到，幾坨便便居然可以這麼有價值。

最近，《Nature》發表了一篇關於古人類糞便的論文，為研究1型糖尿病、肥胖等疾病提供了新線索。

來自哈佛醫學院的科學家們用8份1000-2000年前的古人類糞便，重建出了古代人類的腸道微生物基因組。

從基因組資訊中，他們發現2000年來人類的腸道微生物群落髮生巨大變化！

古糞樣本中39%的古代微生物物種，是在現代人的身體裡無法找到的。

而且，現代人的糞便中含有更多和抗生素耐藥性、降解消化道黏液有關的基因。

科學家們表示，這些變化能反映出工業化生活方式流行、人類飲食結構改變、使用抗生素等問題。

這研究，味兒太沖了

為什麼要研究古人的糞便？

因為科學家們發現，當代人步入工業化生活後，腸道菌落多樣性喪失嚴重。

而腸道菌群對人體代謝、免疫都起著重要作用，這在一定程度上導致人們更容易患慢性病，比如糖尿病。

為了開展對這些慢性病的研究，找到更為豐富的腸道菌落就顯得尤為重要。

由此，科學家們盯上了穿越千年的便便們。

不過，想要研究歷史如此悠久的便便，可不是是件容易事。

科學家們從美國猶他州和北墨西哥的洞穴中找到了15個古糞樣本，用shotgun宏基因組測序、鑑定篩選後，留下了8份質量優秀的便便作為本項試驗的樣本。

據研究人員口述，這些古糞在洞穴中被儲存的非常好，甚至看起來和普通便便沒啥區別，就是更幹一些。

用這8個樣本，研究人員重建了498個微生物基因組。

但這些基因組仍舊不夠純正，它們中還是夾雜著從土壤、空氣中混進去的其他微生物的DNA。

所以研究人員要根據完整性、被汙染度等標準，再來一輪篩選。

最終，他們確定了其中181個基因組是來自古代人類糞便的。

與此同時，研究人員還收集了來自8個國家的工業化地區和非工業化地區的789個現代人糞便樣本作為比對。

比對結果顯示，在古糞樣本中有39%的古微生物物種是人們沒有見過的。也就是說，2000年來人類腸道微生物基因組發生了顯著變化。

以一種被稱為琥珀密螺旋體（Treponema succinifaciens）的細菌為例，8個古糞樣本中都含有這種菌，但是在工業地區的現代人樣本中卻看不到它的蹤跡。

研究者之一Aleksandar Kostic認為，這可能是由於古代人攝入的食物種類更多，與人共生的腸道微生物菌群也就更為豐富。

與之相反，步入工業化的人們攝入的加工食品過多，導致營養結構單一，腸道微生物群的多樣性也就會隨之降低。

△古糞樣品組成與現代非工業個體的腸道微生物群落相似

研究還發現，相較於工業化區的樣本，非工業化地區有著和古糞樣本更為接近的腸道微生物組。

這讓古糞樣本重建的基因組對研究1型糖尿病也有一定的幫助。

研究者Aleksandar Kostic同時還是喬斯林糖尿病中心的研究人員，他此前針對芬蘭和俄羅斯兒童的一項研究表明，工業化區和非工業化區的兒童腸道微生物群差別很大，而且生活在工業化區的兒童更容易患1型糖尿病。

這樣一來，多樣性更高的古糞樣本基因組就為糖尿病的研究提供了一定線索。

而近年來對腸道菌群的研究一直是一個熱點。

人體腸道內寄生著10萬億個細菌，它們能影響體重和消化能力、抵禦感染和自體免疫疾病的患病風險，還能控制人體對癌症治療藥物的反應。

糞便移植（FMT）作為一種可以重建腸道菌群的臨床療法一直備受關注，此前已有成功用FMT治療複發性艱難梭菌感染的案例。

2019年，加州理工學院Gil Sharon等人在《Cell》上發表了名為《Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice》的研究性文章，為治療自閉症等典型神經疾病提供了一個新思路。

研究人員分別從患有自閉症兒童和普通兒童的糞便中分離培養了功能性細菌。

然後將它們移植到小鼠的腸道中，以此在動物體內構建出一個擬人腸道微環境。

團隊介紹

Meradeth Snow：蒙大拿州大學研究員、密歇根大學(UM)人類學副教授，主要研究方向為人類遺傳學中的古DNA。

Aleksandar Kostic：哈佛醫學院&喬斯林糖尿病中心，助理教授。

此前發現了人類微生物組直接影響免疫發育和1型糖尿病進展的新機制。

參考連結：[1]https://www.nature.com/articles/s41586-021-03532-0[2]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/tuom-rra051221.php[3]https://scitechdaily.com/pooping-out-miracles-successful-mechanism-behind-fecal-microbiota-transplantation-revealed/