你的肠道菌群是遗传自你父母，还是后天环境塑造的？

本文转载自“Nature自然科研”，己获授权

原文以Microbiome: Nature or Nurture?为标题

发布在2018年2月28日的自然微生物讨论社区上

原文作者：Eran Segal，以色列魏茨曼科学研究所教授，Nature论文Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota通讯作者与共同作者Omer Weissbrod, Dafna Rothschild, and Elad Barkan

人体的肠道菌群来自何处？近年来，人们一直在追问这个问题。虽然我们知道我们的微生物组和我们父母的类似，但是却不知道这是因为我们与其基因一样，还是因为我们成长过程中与他们居住在相同的环境里。这还是一个具有现实意义的问题。举例来说，如果基因对我们的微生物组具有重要影响，那么微生物组移植可能需要找到遗传相容的供体，这就使这类技术的应用变得复杂。因此，就微生物组而言，先天遗传与后天培养的经典问题具有深刻的临床意义。

也正是这样，当得知有机会亲自调查这个问题时，我们激动不已。我们的研究对象是约1000名以色列人，我们在一个大型个性化营养项目中收集了这些人的遗传和微生物组信息。这些研究对象非比寻常，因为以色列拥有独一无二的历史：大部分的以色列人口源于近来世界各地的移民，而目前的人口在饮食习惯和生活方式方面极为相似。这种背景近似一个理想的实验室实验——将遗传各异的个体置于相同的环境条件下，观察这会对他们的微生物组产生什么影响。

我们怀着极其兴奋的心情开始分析数据，期望一举获得各种重大发现，同时提醒自己应有一个优秀科学家应有的素养，在初始结果得到验证之前保持怀疑态度。

我们本来以为会找到遗传与微生物组之间的强关联，但经过分析后得到的结果却出乎意料（且大失所望！），我们没有发现任何显著性关联。我们确定是实验出错了。这时，我们开始怀疑数据的质量，想着可能样本被搞混了。于是，我们开始了漫长的分析过程：通过比对粪便样本中的人类DNA痕迹，将微生物组样本与其来源主体匹配起来，最后我们确信不存在样本弄混问题。

我们没有想到这些调查结果最终将成为我们论文的一个重要组成部分。直到我们发现基于我们的数据，我们可以通过DNA成功预测被试的祖先起源，但是无法通过微生物组做到这一点，我们才意识到这是一项重大发现。换句话说，虽然祖先相近的个体拥有较相似的DNA，但是没有较相似的微生物组。

我们由此确定，血统与微生物组不相关，之后我们想评估微生物组的整体遗传性。为此，我们联系了Julia Goodrich（她在Ruth Ley教授的实验室完成博士学位），请她批准对英国的2252对双胞胎进行重新分析。重新分析的结果表明，虽然我们的某些肠道菌群明显可遗传，但是微生物组的整体遗传性可能不到2%。因此，人类遗传与微生物组的关联其实很小。这就是我们的主要发现，也是数据从一开始就告诉我们的……

然而，这其实是件好事，因为我们的结果为整个微生物组领域展示了一个光明的前景。以微生物组移植为例，它意味着供体与受体之间的遗传相容性不太可能是一个会影响移植效果的重要因素。

虽然我们的初步研究没有取得预期的结果，但是我们在这个过程中获得了令人兴奋的发现。在调查数据一致性的过程中，我们设计了一种利用微生物组类比基因遗传性的方法，即一种量化微生物组与肥胖及血糖水平等特征相关的统计技术。

我们欣喜地发现，大量人体特征与肠道菌群的关联通常是可比的，有些关联甚至比它们与宿主遗传的关联更强。这个结果对基于微生物组的疗法也具有非常重要的意义。我们还发现可以使用肠道菌群成分显著提升对血糖水平等特征的预测，这也许有助于及早筛查出具有前驱糖尿病风险的个体。以上结果都成了我们论文的核心内容。这再次提醒我们：保持开放态度，跟着数据走！ⓝ

http://go.nature.com/2HDjIMe

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