你的腸道菌群是遺傳自你父母，還是後天環境塑造的？

來自專欄 Nature自然科研4 人贊了文章

原文作者：Eran Segal，以色列魏茨曼科學研究所教授，Nature論文Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota通訊作者與共同作者Omer Weissbrod, Dafna Rothschild, and Elad Barkan

人體的腸道菌群來自何處？近年來，人們一直在追問這個問題。雖然我們知道我們的微生物組和我們父母的類似，但是卻不知道這是因為我們與其基因一樣，還是因為我們成長過程中與他們居住在相同的環境里。這還是一個具有現實意義的問題。舉例來說，如果基因對我們的微生物組具有重要影響，那麼微生物組移植可能需要找到遺傳相容的供體，這就使這類技術的應用變得複雜。因此，就微生物組而言，先天遺傳與後天培養的經典問題具有深刻的臨床意義。

也正是這樣，當得知有機會親自調查這個問題時，我們激動不已。我們的研究對象是約1000名以色列人，我們在一個大型個性化營養項目中收集了這些人的遺傳和微生物組信息。這些研究對象非比尋常，因為以色列擁有獨一無二的歷史：大部分的以色列人口源於近來世界各地的移民，而目前的人口在飲食習慣和生活方式方面極為相似。這種背景近似一個理想的實驗室實驗——將遺傳各異的個體置於相同的環境條件下，觀察這會對他們的微生物組產生什麼影響。

我們懷著極其興奮的心情開始分析數據，期望一舉獲得各種重大發現，同時提醒自己應有一個優秀科學家應有的素養，在初始結果得到驗證之前保持懷疑態度。

我們本來以為會找到遺傳與微生物組之間的強關聯，但經過分析後得到的結果卻出乎意料（且大失所望！），我們沒有發現任何顯著性關聯。我們確定是實驗出錯了。這時，我們開始懷疑數據的質量，想著可能樣本被搞混了。於是，我們開始了漫長的分析過程：通過比對糞便樣本中的人類DNA痕迹，將微生物組樣本與其來源主體匹配起來，最後我們確信不存在樣本弄混問題。

我們沒有想到這些調查結果最終將成為我們論文的一個重要組成部分。直到我們發現基於我們的數據，我們可以通過DNA成功預測被試的祖先起源，但是無法通過微生物組做到這一點，我們才意識到這是一項重大發現。換句話說，雖然祖先相近的個體擁有較相似的DNA，但是沒有較相似的微生物組。

我們由此確定，血統與微生物組不相關，之後我們想評估微生物組的整體遺傳性。為此，我們聯繫了Julia Goodrich（她在Ruth Ley教授的實驗室完成博士學位），請她批准對英國的2252對雙胞胎進行重新分析。重新分析的結果表明，雖然我們的某些腸道菌群明顯可遺傳，但是微生物組的整體遺傳性可能不到2%。因此，人類遺傳與微生物組的關聯其實很小。這就是我們的主要發現，也是數據從一開始就告訴我們的……

然而，這其實是件好事，因為我們的結果為整個微生物組領域展示了一個光明的前景。以微生物組移植為例，它意味著供體與受體之間的遺傳相容性不太可能是一個會影響移植效果的重要因素。

雖然我們的初步研究沒有取得預期的結果，但是我們在這個過程中獲得了令人興奮的發現。在調查數據一致性的過程中，我們設計了一種利用微生物組類比基因遺傳性的方法，即一種量化微生物組與肥胖及血糖水平等特徵相關的統計技術。

我們欣喜地發現，大量人體特徵與腸道菌群的關聯通常是可比的，有些關聯甚至比它們與宿主遺傳的關聯更強。這個結果對基於微生物組的療法也具有非常重要的意義。我們還發現可以使用腸道菌群成分顯著提升對血糖水平等特徵的預測，這也許有助於及早篩查出具有前驅糖尿病風險的個體。以上結果都成了我們論文的核心內容。這再次提醒我們：保持開放態度，跟著數據走！?

http://go.nature.com/2HDjIMe

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