Inleiding:

Bacteriën zijn diverse micro-organismen die in verschillende omgevingen voorkomen, inclusief het menselijk lichaam. Vooruitgang in sequentietechnieken heeft de aanwezigheid van ultrakleine bacteriën (USB) in de menselijke darmen onthuld, een groep micro-organismen met verschillende kenmerken. Deze USB zijn eerder aangetroffen in milieuomgevingen, zoals bodem en water, maar hun vermogen om te overleven en zich aan te passen binnen de menselijke gastheer heeft vragen doen rijzen over hun evolutie en mogelijke implicaties voor de menselijke gezondheid. In deze studie wilden onderzoekers inzicht krijgen in hoe USB zich heeft aangepast aan het leven in mensen door hun genomische kenmerken en metabolische capaciteiten te vergelijken met die van verwante bacteriën die in de omgeving worden aangetroffen.

Methoden:

Onderzoekers verzamelden monsters uit de menselijke darmen en haalden DNA eruit om de genomen van USB in deze monsters te sequencen. Vervolgens vergeleken ze de verkregen genoomsequenties met die van verwante bacteriën uit omgevingsbronnen, waarbij ze zich concentreerden op specifieke genomische regio's waarvan bekend is dat ze geassocieerd zijn met aanpassing aan verschillende ecologische niches. Bovendien werd metabolische profilering uitgevoerd om de functionele mogelijkheden van USB te analyseren en metabolische routes te identificeren die zouden kunnen bijdragen aan hun overleving binnen de menselijke gastheer.

Resultaten:

Genomische analyse:

- Vergelijkende genomische analyse onthulde dat USB uit de menselijke darm genetische overeenkomsten deelde met USB uit de omgeving, wat duidt op een gedeelde evolutionaire afkomst.

- De analyse identificeerde echter ook specifieke genomische regio's in mens-geassocieerde USB die tekenen van positieve selectie vertoonden, wat aangeeft dat deze regio's mogelijk een adaptieve evolutie hebben ondergaan om de overleving binnen de menselijke gastheer te vergemakkelijken.

- Deze regio's omvatten genen die betrokken zijn bij de verwerving van voedingsstoffen, stressreacties en immuunontduiking, wat suggereert dat USB specifieke aanpassingen heeft ontwikkeld om de uitdagingen het hoofd te bieden en de hulpbronnen in de menselijke darmomgeving te exploiteren.

Metabolische profilering:

- Metabolische profilering onthulde dat USB een reeks metabolische eigenschappen had, waaronder het vermogen om verschillende koolhydraten te fermenteren, aminozuren te gebruiken en vetzuren met een korte keten te produceren.

- Sommige USB-soorten vertoonden metabolische veelzijdigheid, waardoor ze meerdere koolstofbronnen konden gebruiken, een eigenschap die hun aanpassingsvermogen aan fluctuerende voedingsomstandigheden in de darmomgeving zou kunnen vergroten.

- Ze observeerden ook de aanwezigheid van enzymen die betrokken zijn bij de afbraak van complexe koolhydraten, wat aangeeft dat USB toegang heeft tot voedingsvezels die onverteerbaar zijn voor de menselijke gastheer en deze kan gebruiken.

Conclusie:

Het onderzoek biedt inzicht in de aanpassing van ultrakleine bacteriën uit de omgeving aan het leven in de mens. Vergelijkende genomische analyse en metabolische profilering brachten specifieke genomische aanpassingen en metabolische capaciteiten aan het licht die USB in staat stellen te overleven en de hulpbronnen in de menselijke darmen te exploiteren. Deze bevindingen dragen bij aan ons begrip van de evolutie en ecologische rol van USB in het menselijke microbioom en kunnen licht werpen op hun potentiële implicaties voor de menselijke gezondheid en voeding. Verder onderzoek is nodig om de interacties tussen USB en de menselijke gastheer te onderzoeken, inclusief potentiële voordelen of nadelige effecten, om hun bijdrage aan de menselijke gezondheid en het welzijn uitgebreid te beoordelen.