明敏 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

你可能想不到，几坨便便居然可以这么有价值。

最近，《Nature》发表了一篇关于古人类粪便的论文，为研究1型糖尿病、肥胖等疾病提供了新线索。

来自哈佛医学院的科学家们用8份1000-2000年前的古人类粪便，重建出了古代人类的肠道微生物基因组。

从基因组信息中，他们发现2000年来人类的肠道微生物群落发生巨大变化！

古粪样本中39%的古代微生物物种，是在现代人的身体里无法找到的。

而且，现代人的粪便中含有更多和抗生素耐药性、降解消化道黏液有关的基因。

科学家们表示，这些变化能反映出工业化生活方式流行、人类饮食结构改变、使用抗生素等问题。

这研究，味儿太冲了

为什么要研究古人的粪便？

因为科学家们发现，当代人步入工业化生活后，肠道菌落多样性丧失严重。

而肠道菌群对人体代谢、免疫都起着重要作用，这在一定程度上导致人们更容易患慢性病，比如糖尿病。

为了开展对这些慢性病的研究，找到更为丰富的肠道菌落就显得尤为重要。

由此，科学家们盯上了穿越千年的便便们。

不过，想要研究历史如此悠久的便便，可不是是件容易事。

科学家们从美国犹他州和北墨西哥的洞穴中找到了15个古粪样本，用shotgun宏基因组测序、鉴定筛选后，留下了8份质量优秀的便便作为本项试验的样本。

据研究人员口述，这些古粪在洞穴中被保存的非常好，甚至看起来和普通便便没啥区别，就是更干一些。

用这8个样本，研究人员重建了498个微生物基因组。

但这些基因组仍旧不够纯正，它们中还是夹杂着从土壤、空气中混进去的其他微生物的DNA。

所以研究人员要根据完整性、被污染度等标准，再来一轮筛选。

最终，他们确定了其中181个基因组是来自古代人类粪便的。

与此同时，研究人员还收集了来自8个国家的工业化地区和非工业化地区的789个现代人粪便样本作为比对。

比对结果显示，在古粪样本中有39%的古微生物物种是人们没有见过的。也就是说，2000年来人类肠道微生物基因组发生了显著变化。

以一种被称为琥珀密螺旋体（Treponema succinifaciens）的细菌为例，8个古粪样本中都含有这种菌，但是在工业地区的现代人样本中却看不到它的踪迹。

研究者之一Aleksandar Kostic认为，这可能是由于古代人摄入的食物种类更多，与人共生的肠道微生物菌群也就更为丰富。

与之相反，步入工业化的人们摄入的加工食品过多，导致营养结构单一，肠道微生物群的多样性也就会随之降低。

△古粪样品组成与现代非工业个体的肠道微生物群落相似

研究还发现，相较于工业化区的样本，非工业化地区有着和古粪样本更为接近的肠道微生物组。

这让古粪样本重建的基因组对研究1型糖尿病也有一定的帮助。

研究者Aleksandar Kostic同时还是乔斯林糖尿病中心的研究人员，他此前针对芬兰和俄罗斯儿童的一项研究表明，工业化区和非工业化区的儿童肠道微生物群差别很大，而且生活在工业化区的儿童更容易患1型糖尿病。

这样一来，多样性更高的古粪样本基因组就为糖尿病的研究提供了一定线索。

而近年来对肠道菌群的研究一直是一个热点。

人体肠道内寄生着10万亿个细菌，它们能影响体重和消化能力、抵御感染和自体免疫疾病的患病风险，还能控制人体对癌症治疗药物的反应。

粪便移植（FMT）作为一种可以重建肠道菌群的临床疗法一直备受关注，此前已有成功用FMT治疗复发性艰难梭菌感染的案例。

2019年，加州理工学院Gil Sharon等人在《Cell》上发表了名为《Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice》的研究性文章，为治疗自闭症等典型神经疾病提供了一个新思路。

研究人员分别从患有自闭症儿童和普通儿童的粪便中分离培养了功能性细菌。

然后将它们移植到小鼠的肠道中，以此在动物体内构建出一个拟人肠道微环境。

团队介绍

Meradeth Snow：蒙大拿州大学研究员、密歇根大学(UM)人类学副教授，主要研究方向为人类遗传学中的古DNA。

Aleksandar Kostic：哈佛医学院&乔斯林糖尿病中心，助理教授。

此前发现了人类微生物组直接影响免疫发育和1型糖尿病进展的新机制。

参考链接：
[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/