国内团队Cell研究：3500年前的“奶酪”，竟藏着人类与肠道菌群“共生密码”

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前言

3500年前，青铜时代的人类已经开始利用乳制品丰富饮食。

在中国新疆小河墓地，考古学家发现了几块保存完好的奶酪残留，里面蕴藏着古代乳酸杆菌的DNA，这些乳酸杆菌属于Lactobacillus kefiranofaciens，是现代益生菌的近亲。

通过分析这些古菌的基因，我们看到古人利用发酵改善乳糖消化，并显示潜在的肠道调节和抗炎基因功能。

这不仅让我们重构古人类的饮食智慧，也为现代益生菌研究提供了历史参考和科学依据。

01奶酪的古老故事：从动物到人类

小河墓地共发现三块奶酪样本，编号为M25、M28和M29，主要由牛奶和山羊奶制成。通过蛋白质组学和古DNA分析，这些样本被确认为kefir奶酪残留。

M28中41.44%的DNA来源于山羊，M25和M29以牛奶为主但比例低于1%。这些数据显示古人类在乳源选择上已有策略，同时体现了牧畜和乳制品制作的文化传承。

▲图形摘要。

奶酪中的乳酸杆菌比例通过DNA捕获技术可提升至64%–80%，为全基因组分析提供了条件。发酵奶酪降低乳糖含量，使乳糖不耐症人群更易消化，也显示古人通过发酵改善了肠道舒适度。

奶酪中的微生物组合并非随机，乳酸杆菌与真菌形成生态平衡，部分Aspergillus和Penicillium类真菌可能抑制有害菌生长，保证奶酪微生物群体稳定。

这种人类-微生物-环境的三方互动，为现代益生菌研究提供天然模型。

02古乳酸杆菌的进化密码

通过高深度测序，科学家成功重建了M25和M29中L. kefiranofaciens全基因组，覆盖率高达92%，测序深度26.73倍。

基因组显示，它们含有ABC型多药运输系统、类型II毒素-抗毒素系统和限制-修饰系统。这些基因簇不仅抵御环境压力，还可能与宿主免疫系统互动，显示潜在抗炎能力。

比较古菌株与现代东亚菌株，它们属于同一物种，平均核苷酸同一性在95%–96%。

▲样本信息与奶酪宏基因组学。

水平基因转移事件进一步增强菌株适应性，包括防御外源DNA和细胞壁改造能力，这可能是古人长期发酵乳制品选择性维护的结果，使乳酸杆菌在人体肠道形成稳定功能群体。

基因组还显示传播路线，从新疆向内陆东亚扩散，包括西藏和甘青地区，与古代人类迁徙和文化交流相呼应，反映古代益生菌的演化与人类饮食互动。

03人类与菌群的千年共生

乳酸杆菌不仅延长奶酪保存，也潜在改善肠道环境。

发酵奶酪乳糖含量降低，使乳糖不耐症人群更易消化。古菌株中涉及肠道免疫调节和细胞壁合成的基因，显示潜在抗炎能力。

古奶酪微生物群体现复杂的人类-动物-微生物互动，乳源使用反映牧畜分工和乳制品生产策略，微生物传播与人类迁徙和文化交流密切相关。

▲小河山羊线粒体DNA及克菲尔奶酪微生物群落的系统发育。

乳酸杆菌与环境微生物及真菌形成动态平衡，这种生态共存策略为现代益生菌研究提供了演化视角。

跨越数千年的互动不仅延续饮食文化，也可能塑造人类群体健康。

古DNA研究显示，早在3500年前，微生物已成为人类饮食和健康的隐形伙伴，其遗传适应性和抗炎潜力与现代益生菌功能紧密相关，为今天肠道健康研究提供历史参考。

04古菌密码的现代启示

从小河墓地的奶酪到现代益生菌，L. kefiranofaciens展示微生物与人类长期互动的演化历程。

古菌株基因组功能显示环境适应能力， 并提示具备潜在调节肠道和降低炎症的基因功能。

奶酪发酵降低乳糖，使乳糖不耐症人群受益，同时保留乳酸杆菌活性，为现代益生菌开发提供历史启示。

3500年前的乳酸杆菌仿佛跨越时空，与今天的人类肠道健康紧密相连，让我们重新认识古代饮食智慧与微生物共生的深远影响。

注明 参考文献

Bronze Age cheese reveals human-Lactobacillus interactions over evolutionary history

Yichen Liu，Bo Miao，Wenying Li……

DOI: 10.1016/j.cell.2024.08.008

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