Toen de eerste mensen Afrika verlieten, droegen ze hun darmmicroben met zich mee. Het blijkt dat deze microben ook samen met hen zijn geëvolueerd.

Het menselijke darmmicrobioom bestaat uit honderden tot duizenden soorten bacteriën en archaea. Binnen een bepaalde soort microbe dragen verschillende stammen verschillende genen die van invloed kunnen zijn op uw gezondheid en de ziekten waarvoor u vatbaar bent.

Er is een uitgesproken variatie in de microbiële samenstelling en diversiteit van het darmmicrobioom tussen mensen die in verschillende landen over de hele wereld wonen. Hoewel onderzoekers beginnen te begrijpen welke factoren van invloed zijn op de samenstelling van het microbioom, zoals voeding, is er nog steeds weinig inzicht in waarom verschillende groepen verschillende stammen van dezelfde soort microben in hun ingewanden hebben.

Wij zijn onderzoekers die microbiële evolutie en microbiomen bestuderen. Uit ons recent gepubliceerde onderzoek bleek dat microben niet alleen diversifieerden met hun vroegmoderne menselijke gastheren terwijl ze over de hele wereld reisden, ze volgden de menselijke evolutie door zich te beperken tot het leven in de darm.

Microben delen evolutionaire geschiedenis met mensen

We veronderstelden dat naarmate mensen zich over de hele wereld uitbreidden en genetisch gediversifieerd werden, de microbiële soorten in hun ingewanden dat ook deden. Met andere woorden, darmmicroben en hun menselijke gastheren "gediversifieerd" en evolueerden samen - net zoals mensen diversifieerden, zodat mensen in Azië er anders uitzien dan mensen in Europa, zo ook hun microbioom.

Om dit te beoordelen, moesten we menselijke genoom- en microbioomgegevens van mensen over de hele wereld koppelen. De datasets die zowel de microbioomgegevens als genoominformatie voor individuen leverden, waren echter beperkt toen we met dit onderzoek begonnen. De meeste openbaar beschikbare gegevens waren afkomstig uit Noord-Amerika en West-Europa, en we hadden gegevens nodig die representatiever waren voor populaties over de hele wereld.

Daarom gebruikte ons onderzoeksteam bestaande gegevens uit Kameroen, Zuid-Korea en het Verenigd Koninkrijk, en wierf het bovendien moeders en hun jonge kinderen in Gabon, Vietnam en Duitsland. We verzamelden speekselmonsters van de volwassenen om hun genotype of genetische kenmerken vast te stellen, en fecale monsters om de genomen van hun darmmicroben te sequensen.

Voor onze analyse hebben we gegevens gebruikt van 839 volwassenen en 386 kinderen. Om de evolutionaire geschiedenis van mensen en darmmicroben te beoordelen, hebben we fylogenetische bomen gemaakt voor elke persoon en voor 59 stammen van de meest gedeelde microbiële soorten.

Toen we de menselijke bomen vergeleken met de microbiële bomen, ontdekten we een gradiënt van hoe goed ze overeenkwamen. Sommige bacteriebomen kwamen helemaal niet overeen met de menselijke bomen, terwijl sommige heel goed overeenkwamen, wat aangeeft dat deze soorten codiversifieerden met mensen. Sommige microbiële soorten zijn in feite al meer dan honderdduizenden jaren mee in de evolutionaire rit.

We ontdekten ook dat microben die samen met mensen zijn geëvolueerd, een unieke reeks genen en eigenschappen hebben in vergelijking met microben die zich niet met mensen hadden gediversifieerd. Microben die met mensen samenwerkten, hebben kleinere genomen en een grotere zuurstof- en temperatuurgevoeligheid, en kunnen meestal geen omstandigheden onder de menselijke lichaamstemperatuur verdragen.

Daarentegen hebben darmmicroben met een zwakkere band met de menselijke evolutie eigenschappen en genen die kenmerkend zijn voor vrijlevende bacteriën in de externe omgeving. Deze bevinding suggereert dat gecodiversifieerde microben erg afhankelijk zijn van de omgevingsomstandigheden van het menselijk lichaam en snel van de ene persoon op de andere moeten worden overgedragen, hetzij van generatie op generatie of tussen mensen die in dezelfde gemeenschappen wonen.

Toen we deze wijze van overdracht bevestigden, ontdekten we dat moeders en hun kinderen dezelfde stammen van microben in hun ingewanden hadden. Microben die niet gecodiversifieerd waren, hadden daarentegen meer kans om goed buiten het lichaam te overleven en kunnen op grotere schaal worden overgedragen via water en bodem.

Darmmicroben en gepersonaliseerde geneeskunde

Onze ontdekking dat darmmicroben samen met hun menselijke gastheren evolueerden, biedt een andere manier om het menselijke darmmicrobioom te bekijken. Darmmicroben zijn honderden tot duizenden generaties tussen mensen overgegaan, zodanig dat naarmate mensen veranderden, ook hun darmmicroben veranderden. Als gevolg hiervan gedragen sommige darmmicroben zich alsof ze deel uitmaken van het menselijk genoom:het zijn pakketjes genen die tussen generaties worden doorgegeven en door verwante individuen worden gedeeld.

Gepersonaliseerde geneeskunde en genetische tests beginnen behandelingen specifieker en effectiever te maken voor het individu. Weten welke microben een langdurige samenwerking met mensen hebben gehad, kan onderzoekers helpen bij het ontwikkelen van op microbioom gebaseerde behandelingen die specifiek zijn voor elke populatie. Clinici gebruiken al lokaal geproduceerde probiotica die zijn afgeleid van de darmmicroben van leden van de gemeenschap om ondervoeding te behandelen.

Onze bevindingen helpen wetenschappers ook beter te begrijpen hoe microben ecologisch en evolutionair overgaan van "vrij leven" in de omgeving naar afhankelijk van de omstandigheden van de menselijke darm. Gecodiversifieerde microben hebben eigenschappen en genen die doen denken aan bacteriële symbionten die in insectengastheren leven. Deze gedeelde kenmerken suggereren dat andere dierlijke gastheren ook darmmicroben kunnen hebben die zich in de loop van de evolutie met hen hebben gediversifieerd.

Speciale aandacht schenken aan de microben die de menselijke evolutionaire geschiedenis delen, kan helpen om het begrip van de rol die ze spelen in het menselijk welzijn te verbeteren. + Verder verkennen

Darmmicroben en mensen op een gezamenlijke evolutionaire reis

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.