背靠背两篇Cell：工业化驱动人类肠道菌群的趋同变化

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本文转载自公众号“生物世界”

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

工业化生活方式，是与工业化社会相关的饮食结构、卫生环境、居住条件和医疗干预等生活方式的统称，通常伴随高加工食品摄入、抗生素使用增加和微生物暴露减少等特征。

向工业化生活方式的转变，与人类肠道微生物组的显著变化有关，包括微生物多样性降低、微生物组成发生明显变化，以及代谢和毒力能力出现差异。然而，这些生态变化对更广泛的人类超有机体（Human Metaorganism，即由宿主及其相关微生物组构成的整合系统）的影响仍未被完全理解。尤其是，工业化在多大程度上同时重塑了全球不同人群的微生物群落组织、宿主免疫反应和肠道生理，目前尚不清楚。此外，饮食、遗传、地理位置和当地感染负担等宿主因素与工业化高度交织，而不同研究在样本采集和分析方法上的差异进一步使比较变得复杂。因此，要回答这些问题，需要采用统一采样和多模态测量方法，对具有全球代表性的队列进行表征，涵盖微生物生态学和宿主生理学。

为应对这些局限，麻省理工学院的Eric Alm，德国基尔大学的Mathieu Groussin、Mathilde Poyet等人共同创立了全球微生物组保护联盟（GMbC），致力于收集、保存和研究全球不同人群肠道微生物，以保护工业化进程下正在消失的肠道微生物多样性。

2026 年 11 月 2 日，该联盟在国际顶尖学术期刊Cell上背靠背发表了两篇研究论文，第一篇论文探究了工业化如何重塑人类超有机体，识别出了与工业化相关且独立于主要宿主混杂因素发生的微生物多样性、群落稳定性、功能组织、宿主免疫反应以及免疫-微生物相互作用的趋同变化。第二篇论文研究了同一工业化梯度如何塑造肠道细菌基因组的进化轨迹。这两项研究共同从生态系统层面和基因组层面提供了互补视角，揭示了工业化对人类肠道微生物组的影响。

01

工业化驱动人类超有机体中微生物组与宿主生理的趋同变化

理解工业化如何重塑人类超有机体，需要在全球多样化人群中将微生物组生态学与宿主生理学相结合。

在这项研究，研究团队基于全球微生物组保护联盟（GMbC）队列生成多变量数据，包括肠道微生物组、免疫球蛋白 A（IgA）测序、宿主基因分型、饮食、生活方式和粪便生物标志物谱，以研究不同工业化程度和地理梯度下的宿主-微生物组相互作用。

该研究表明，工业化与肠道微生物组成的同质化、微生物多样性的降低以及群落稳定性的下降相关，且独立于宿主混杂因素。该研究进一步揭示，工业化与肠道应激标志物升高、IgA 分泌增加以及 IgA-细菌相互作用模式改变相关。最后，该研究表明，在工业化人群中训练的基于肠道微生物组的疾病预测模型，在工业化程度较低的人群队列中信息量不足，凸显了跨人群可迁移性有限。

该研究的核心发现：

• 工业化降低细菌的多样性与稳定性，并使微生物组趋于均质化；

• 粪便 IgA 水平升高及 IgA-细菌互作改变伴随工业化进程；

• 微生物组变化将工业化与肠道应激和炎症联系起来；

• 基于微生物组的疾病预测模型在不同人群间的可迁移性有限。

综合而言，这项研究揭示了微生物生态系统与宿主生理的协同重塑，并强调需要具有包容性且全球代表性的数据，以改善面向不同人群的微生物组转化应用。

02

人类肠道细菌沿工业化梯度的趋同基因组进化

人类相关环境是否驱动肠道共生菌的适应性基因组进化，目前仍知之甚少。

在这项研究中，研究团队探索了工业化与非工业化人群的肠道细菌基因组适应性的差异。研究团队构建了一个分离株基因组集合，涵盖不同宿主地理分布、生活方式、物种和菌株。该研究首先发现，与宏基因组组装基因组（MAG）相比，成对分离株基因组能恢复更多功能元件和水平基因转移（HGT）信号。利用来自多个物种的分离株基因组，研究团队发现，来自工业化人群的肠道细菌菌株经历了蛋白质组规模扩张，并表现出更高的泛基因组流动性，这由近期 HGT 事件驱动。基因和变异水平分析显示，在应激反应、细胞包膜重塑和中心代谢等对生态适应至关重要的功能中，存在生活方式特异性适应的趋同模式。

该研究的核心发现：

• 分离的细菌基因组比 MAG 能恢复更多附属基因和 HGT 信号；

• 来自工业化人群的菌株具有更大的蛋白质组和更灵活的泛基因组；

• 近期由 HGT 驱动的基因获得，塑造了趋同的生活方式相关基因谱；

• 基因与单核苷酸变异在不同物种中表现出趋同的生活方式相关选择。

总的来说，这项研究表明，工业化推动了肠道细菌的趋同基因组进化，为理解微生物适应快速变化的人类环境的机制提供了框架。

这两项研究共同从生态系统层面和基因组层面提供了互补视角，揭示了工业化对人类肠道微生物组的影响。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)01265-1

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)01264-X