本文转载自“态昌基因”,已获授权。

又到了一年一度的中秋节，南北甜咸月饼战争的日子

然而热爱科学的小昌并不关心咸甜月饼哪种更好吃，小昌最关心的，还是       （请填空）

正确答案：菌群

微生物组几乎影响到我们的健康的每一个方面。当我们还是胎儿的时候肠道菌群就一直陪伴着我们，一生相伴，不离不弃（Cell：人与肠道菌群休戚与共的一生）。母爱的伟大不仅在于给我们生命，还在于给我们一个健康的肠道菌群（Gut: 孕期健康对孩子至关重要！）。可见，遗传因素对我们的肠道菌群有着重要的影响。

有一些微生物组研究人员认为，肠道菌群的差异始于我们的基因上的差异。

但是有一个问题出现了。基因会让一个人的菌群永远输在起跑线上吗？对于菌群而言，后天的努力可以弥补先天的不足吗？

好问题。有首歌唱的好呀：三分天注定，七分靠打拼。那剩下的90分应该怎么办呢？

带着这个问题，以色列威兹曼科学院Eran Segal教授——传说中的“长的比我帅，智商比我高，还比我努力”的人——开始了他的研究。研究结果在今年发表在了《Nature》上。

让我们一起来看一下这篇文章。

1人群选择——为什么选择以色列人？

其中一个原因肯定是因为Eran Segal教授就是以色列人，所以选择以色列人比较方便。但还有其它的原因。

如果想要研究血统（祖先）对肠道菌群的影响，根据控制变量法，理想情况下是选取一群除了血统不同，其它各种外界环境（地域，饮食习惯和生活方式等）都相同的人。

文章中选取的研究对象——以色列人——完美地符合了这一选择。

以色列拥有独一无二的历史：历史上以色列人一直散居世界各地。近两千年后，分散在世界各地的以色列人回到了耶路撒冷，建立了以色列国家。目前的人口在饮食习惯和生活方式方面极为相似，这相当于将遗传各异的个体置于相同的环境条件下，是研究血统（祖先）对菌群影响的完美选择。

由于以色列是1948年复国的，在这之前他们都分散在世界各地。研究人员根据祖父母的出生国将1,046例健康的以色列人分为6个不同的血统：德系血统,北美系血统, 中东系血统, 西班牙或葡萄牙血统，也门血统及其它血统，并进行了之后有研究。

2基因对菌群的影响有多大？

之前有文献报道过一些菌是可以遗传的。 那么肠道菌群究竟有多大程度受遗传因素影响？

研究人员结合了宏基因组、16S多样性、人群的基因型对1,046例健康以色列人的肠道菌群做了研究。

研究发现，虽然不同血统的人基因有很大不同，但是血统与菌群结构却没有直接的相关性。简而言之，我们的肠道菌群是什么样子的，跟我们的祖先是皇亲国戚还是一介布衣并没有太大的关系。并且经过分析，血统越相似的人，他们的肠道菌群并没有越相似。

为了保证这个结论的真实可靠，作者又进行了其它分析。他们用“基因变异（SNP）”代替“血统”进行遗传&菌群相关性分析。但结果与之前的结果是一致的：虽然血统越相近的人，他们的基因也越相近，但是基因与肠道微生物之间并没有显著的相关。

菌群不问出身，很好。

研究人员得出来这个结果之后，还不甘心。毕竟之前有文献报道过，菌群会受基因的影响。

为了更加合理地去评估菌群与基因间的关系，研究人员分析了2,252例双胞胎样本的数据。经过多方面数据的不断较正，他们发宿主的遗传因素，仅导致人与人之间的微生物组差异的1.9%。在75,384 个SNP中寻找与肠道菌群相关的位点时，仅有7个SNP位点（2个与编码乳糖酶相关）具有相关性。

总而言之，菌群与基因只有1.9% 的相关性，只有万分之一的基因变异位点与菌群相关。

3环境对菌群的影响有多大？

菌群不问出身，那菌群问什么？亲密关系？

接下来，Eran Segal教授课题组又研究了是不是生活在一起的人，他们的肠道菌群更加相似。 结果发现，生活在一起的人，无论他们有没有亲缘关系，他们的肠道菌群更加相似。而不生活在一起，哪怕有亲缘关系，他们的菌群也差别很大。即使是双胞胎，当他们不生活在一起之后，他们的菌群组成也会变得越来越不像。

所以，朋友们，新的择偶标准出炉了，找老公要找身体健康，最好能干吃不胖的那种。这样我们才能沾他们肠道菌群的光，指不定也可以干吃不胖呢。

看到这种结果，Eran Segal教授当然没有小昌这么肤浅。他们量化了环境因素可以造成微生物多大程度的改变。他们挑选出95个环境因素（包括饮食习惯、生活方式、药物使用、热量摄入等等）。他们发现，这些环境因素可以解释20.03% 的菌群差异。

基因：环境=1.9%：20.03%，环境因素完胜。

4微生物对身体健康的影响有多大？

Eran Segal教授的牛X之处在于，可以把各种影响程度量化。不过这还不是他的杀手锏。

他不仅可以量化各种因素对菌群的影响程度，还可以量化菌群与健康的相关程度。

Eran Segal教授定义了一个函数：b²，用来评估菌群与寄主表型的总体相关性（微生物的变化可以推断多大比例的表型变化）。b²的值越大，说明微生物对表型的影响越大。

当较正了年龄、性别、饮食、寄主基因型之后，研究人员发现12个表型特征中的8个与微生物有显著的相关性。非空腹高密度脂蛋白胆固醇（HDL）水平的b²= 36%，也就是说，较正了年龄、性别、饮食、寄主基因型之后，36%的HDL变化与菌群变化相关。

除此之外，微生物与许多种指标都有很大的相关性。肠道菌群与36%的乳糖降解能力的变化相关，与29%的腰围变化相关，27%的臀围变化，25%的BMI变化，25%的血糖变化，24%的腰臀比变化，22%的空腹血糖变化都具有相关性。

菌群对人身体健康的影响真的是不容小觑。

为了对健康指标进行更加准确的预测，研究人员结合了遗传因素与菌群因素对一些生理指标进行预测。他们发现，使用基因+菌群的方法对体质状况进行预测（如预测血糖和肥胖症等）会使预测结果更加准确。

研究人员利用所得的结果对836例荷兰人进行了验证分析。发现这项预测方法对不同的人群和实验数据都具有稳定性

5研究结果的应用需谨慎

虽然Eran Segal教授用了严谨的统计方法算得了微生物对健康状况的影响，但这个数据还是应该谨慎地去解释。因为本质上，b²只表明了微生物与各项指标的相关性，并不能代表一种因果关系。

具个例子来说，菌群的变化与25%的血糖变化具有相关性，但这并不代表菌群的变化可以导致血糖上升25%。

再者，作者表明，人类的基因对肠道菌群的影响占1.9%，这并不代表基因不重要。不同的物种，他们的肠道菌群是不同的。哪怕不同的物种吃一样的食物，在同一个自然条件下，菌群也不会相同【2】。

换句话说，哪怕你每天跟你养的猫猫狗狗同吃同住，你们的菌群也不可能变得一样。

不过，无论如何，肠道菌群与我们的身体健康息息相关。基因不会限制我们的肠道菌群，想要肠道菌群真的变好，还需要健康的生活。

参考文献：

【1】Daphna Rothschild, Omer Weissbrod, Elad Barkan et al. Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota. Nature, Published online: 28 February 2018, doi:10.1038/nature25973

【2】Amato K R, Sanders J G, Song S J, et al. Evolutionary trends in host physiology outweigh dietary niche in structuring primate gut microbiomes[J]. ISME Journal, 2018:1.

猜你喜欢

10000+：菌群分析 宝宝与猫狗 梅毒狂想曲 提DNA发Nature Cell专刊 肠道指挥大脑

系列教程：微生物组入门 Biostar 微生物组  宏基因组

专业技能：学术图表 高分文章 生信宝典 不可或缺的人

一文读懂：宏基因组 寄生虫益处 进化树

必备技能：提问 搜索  Endnote

文献阅读 热心肠 SemanticScholar Geenmedical

扩增子分析：图表解读 分析流程 统计绘图

16S功能预测   PICRUSt  FAPROTAX  Bugbase Tax4Fun

在线工具：16S预测培养基 生信绘图

科研经验：云笔记  云协作 公众号

编程模板: Shell  R Perl

生物科普:  肠道细菌 人体上的生命 生命大跃进  细胞暗战 人体奥秘

写在后面

为鼓励读者交流、快速解决科研困难，我们建立了“宏基因组”专业讨论群，目前己有国内外2200+ 一线科研人员加入。参与讨论，获得专业解答，欢迎分享此文至朋友圈，并扫码加主编好友带你入群，务必备注“姓名-单位-研究方向-职称/年级”。技术问题寻求帮助，首先阅读《如何优雅的提问》学习解决问题思路，仍末解决群内讨论，问题不私聊，帮助同行。

学习16S扩增子、宏基因组科研思路和分析实战，关注“宏基因组”