基因可影響人體共生的微生物種類

研究人員報導，哪些細菌可以生活在我們的體表和體內，可能是由我們人類自身掌控的。科學家過去認為，人類吃的食物和居住的環境是決定移生於人體內的微生物種類的主要因素，然而，新研究表明，免疫系統在選擇與我們做伴的微生物時起到了重要作用。

這種選擇機制使得能夠以人體為家的微生物種類難以發生太大變化。

在美國人類遺傳學會年會上展示的研究工作表明，宿主的遺傳背景可能決定哪些微生物能夠在其腸道、皮膚以及身體的其他部分定居。在2013年10月29日《基因組研究》雜誌上發表的一篇論文發現，免疫系統異常的人皮膚表面的細菌、真菌比健康人體表面的更為多樣，其中有一些是有害的。

在宿主內部或表面的全部微生物統稱為微生物組，每個人的微生物組都是十分獨特的，內布拉斯加大學林肯分校的安德魯·本森（Andrew Benson）說。即使是生活在相同的實驗室環境中的小鼠，微生物組也可能存在很大的差異。

為了探明動物的微生物組是如何塑造的，本森和同事研究了不同遺傳背景小鼠的微生物組。當研究人員分析哪些細菌生活在小鼠的腸道內時，他們發現「就像散彈槍射出來圖案一般多樣」，本森在2013年10月23日發表了這些結果。

比存在哪些微生物更重要的是，它們都為宿主做出了哪些貢獻，因此，本森研究小組測定了每種細菌的作用。他們發現，某些遺傳背景的小鼠傾向於攜帶一些特殊細菌，這類細菌可分泌一些促進免疫細胞交流的分子。

研究小組還發現，如果小鼠自身能表達與特定胺基酸結合的蛋白，那麼它們就傾向於攜帶更多能產生這種胺基酸的細菌。某些小鼠的免疫系統基因發生變異，也會影響微生物組的組成。小鼠自身的基因似乎傾向於促進某些微生物生長，而抑制另外一些，本森說。

「這項研究工作很出色，」雙子城明尼蘇達大學的然·布萊克曼（Ran Blekhman）說。布萊克曼通過分析人類微生物組計劃的數據也得出了類似結論，這項計劃試圖對人類微生物組進行分類。

兩個人的遺傳背景越相似，他們的微生物組就越相似，布萊克曼在2013年10月24日發表這一結論。尤其是調節免疫系統的人類基因，與人體內微生物的種類密切相關。

這可能意味著人體的免疫系統可以挑選它的細菌夥伴。布萊克曼發現，攜帶瘦素（一種影響胃口的激素）基因突變或大腸癌相關基因突變的人，體內微生物組成十分特殊。表面微生物可能與人類基因協同作用，引起肥胖、腫瘤或其他疾病。

在《基因組研究》上發表的論文中，美國國立衛生研究院的皮膚病學家海蒂·孔（Heidi Kong）和同事比較了49名健康人與41名免疫系統異常患者皮膚表面的微生物種群，這些患者易於出現類似溼疹的病症。這種特殊的免疫系統異常包括3種類型，每個患者可能出現其中的一種情況，每種異常均由單基因缺陷引起。

研究人員發現，免疫缺陷患者的皮膚上，微生物種類更多樣，表明功能正常的免疫系統對皮膚上的微生物種類有一定程度的控制。海蒂·孔認為，隨機獲得不同的微生物可能會增加患者的感染風險。如果真的如此，那麼醫生可以制定新的治療策略，重建健康的微生物平衡，而不是用抗生素殺死所有的細菌

然而，對那些期望通過改變微生物組來改善健康狀況的人而言，還存在一個問題，那就是自身的基因並不會改變。如果免疫系統不合作，那麼通過酸奶或含益生菌的食物來引入有益的細菌就是白忙一場。此外，本森認為，在已有的微生物已經十分繁盛的情況下，新的細菌要站穩腳跟並獲得主動，恐怕十分艱難。

「攝入益生菌就像在熱帶雨林中引入一個新的物種，」本森說。

過去的研究表明，食物、抗生素及其他環境變化可能暫時地改變微生物的組成，但是成年時期的微生物組通常十分穩定。這些新研究有助於解釋這種現象。