Nature：环境vs基因，谁对肠道菌群影响更大？
本文转载自“态昌基因”,已获授权。
又到了一年一度的中秋节，南北甜咸月饼战争的日子
然而热爱科学的小昌并不关心咸甜月饼哪种更好吃，小昌最关心的，还是 （请填空）
正确答案：菌群
微生物组几乎影响到我们的健康的每一个方面。当我们还是胎儿的时候肠道菌群就一直陪伴着我们，一生相伴，不离不弃（Cell：人与肠道菌群休戚与共的一生）。母爱的伟大不仅在于给我们生命，还在于给我们一个健康的肠道菌群（Gut: 孕期健康对孩子至关重要！）。可见，遗传因素对我们的肠道菌群有着重要的影响。
有一些微生物组研究人员认为，肠道菌群的差异始于我们的基因上的差异。
但是有一个问题出现了。基因会让一个人的菌群永远输在起跑线上吗？对于菌群而言，后天的努力可以弥补先天的不足吗？
好问题。有首歌唱的好呀：三分天注定，七分靠打拼。那剩下的90分应该怎么办呢？
带着这个问题，以色列威兹曼科学院Eran Segal教授——传说中的“长的比我帅，智商比我高，还比我努力”的人——开始了他的研究。研究结果在今年发表在了《Nature》上。
让我们一起来看一下这篇文章。
1人群选择——为什么选择以色列人？
其中一个原因肯定是因为Eran Segal教授就是以色列人，所以选择以色列人比较方便。但还有其它的原因。
如果想要研究血统（祖先）对肠道菌群的影响，根据控制变量法，理想情况下是选取一群除了血统不同，其它各种外界环境（地域，饮食习惯和生活方式等）都相同的人。
文章中选取的研究对象——以色列人——完美地符合了这一选择。
以色列拥有独一无二的历史：历史上以色列人一直散居世界各地。近两千年后，分散在世界各地的以色列人回到了耶路撒冷，建立了以色列国家。目前的人口在饮食习惯和生活方式方面极为相似，这相当于将遗传各异的个体置于相同的环境条件下，是研究血统（祖先）对菌群影响的完美选择。
由于以色列是1948年复国的，在这之前他们都分散在世界各地。研究人员根据祖父母的出生国将1,046例健康的以色列人分为6个不同的血统：德系血统,北美系血统, 中东系血统, 西班牙或葡萄牙血统，也门血统及其它血统，并进行了之后有研究。
2基因对菌群的影响有多大？
之前有文献报道过一些菌是可以遗传的。 那么肠道菌群究竟有多大程度受遗传因素影响？
研究人员结合了宏基因组、16S多样性、人群的基因型对1,046例健康以色列人的肠道菌群做了研究。
研究发现，虽然不同血统的人基因有很大不同，但是血统与菌群结构却没有直接的相关性。简而言之，我们的肠道菌群是什么样子的，跟我们的祖先是皇亲国戚还是一介布衣并没有太大的关系。并且经过分析，血统越相似的人，他们的肠道菌群并没有越相似。
为了保证这个结论的真实可靠，作者又进行了其它分析。他们用“基因变异（SNP）”代替“血统”进行遗传&菌群相关性分析。但结果与之前的结果是一致的：虽然血统越相近的人，他们的基因也越相近，但是基因与肠道微生物之间并没有显著的相关。
菌群不问出身，很好。
研究人员得出来这个结果之后，还不甘心。毕竟之前有文献报道过，菌群会受基因的影响。
为了更加合理地去评估菌群与基因间的关系，研究人员分析了2,252例双胞胎样本的数据。经过多方面数据的不断较正，他们发宿主的遗传因素，仅导致人与人之间的微生物组差异的1.9%。在75,384 个SNP中寻找与肠道菌群相关的位点时，仅有7个SNP位点（2个与编码乳糖酶相关）具有相关性。
总而言之，菌群与基因只有1.9% 的相关性，只有万分之一的基因变异位点与菌群相关。
3环境对菌群的影响有多大？
菌群不问出身，那菌群问什么？亲密关系？
接下来，Eran Segal教授课题组又研究了是不是生活在一起的人，他们的肠道菌群更加相似。 结果发现，生活在一起的人，无论他们有没有亲缘关系，他们的肠道菌群更加相似。而不生活在一起，哪怕有亲缘关系，他们的菌群也差别很大。即使是双胞胎，当他们不生活在一起之后，他们的菌群组成也会变得越来越不像。
所以，朋友们，新的择偶标准出炉了，找老公要找身体健康，最好能干吃不胖的那种。这样我们才能沾他们肠道菌群的光，指不定也可以干吃不胖呢。
看到这种结果，Eran Segal教授当然没有小昌这么肤浅。他们量化了环境因素可以造成微生物多大程度的改变。他们挑选出95个环境因素（包括饮食习惯、生活方式、药物使用、热量摄入等等）。他们发现，这些环境因素可以解释20.03% 的菌群差异。
基因：环境=1.9%：20.03%，环境因素完胜。
4微生物对身体健康的影响有多大？
Eran Segal教授的牛X之处在于，可以把各种影响程度量化。不过这还不是他的杀手锏。
他不仅可以量化各种因素对菌群的影响程度，还可以量化菌群与健康的相关程度。
Eran Segal教授定义了一个函数：b2，用来评估菌群与寄主表型的总体相关性（微生物的变化可以推断多大比例的表型变化）。b2的值越大，说明微生物对表型的影响越大。
当较正了年龄、性别、饮食、寄主基因型之后，研究人员发现12个表型特征中的8个与微生物有显著的相关性。非空腹高密度脂蛋白胆固醇（HDL）水平的b2= 36%，也就是说，较正了年龄、性别、饮食、寄主基因型之后，36%的HDL变化与菌群变化相关。
除此之外，微生物与许多种指标都有很大的相关性。肠道菌群与36%的乳糖降解能力的变化相关，与29%的腰围变化相关，27%的臀围变化，25%的BMI变化，25%的血糖变化，24%的腰臀比变化，22%的空腹血糖变化都具有相关性。
菌群对人身体健康的影响真的是不容小觑。
为了对健康指标进行更加准确的预测，研究人员结合了遗传因素与菌群因素对一些生理指标进行预测。他们发现，使用基因+菌群的方法对体质状况进行预测（如预测血糖和肥胖症等）会使预测结果更加准确。
研究人员利用所得的结果对836例荷兰人进行了验证分析。发现这项预测方法对不同的人群和实验数据都具有稳定性
5研究结果的应用需谨慎
虽然Eran Segal教授用了严谨的统计方法算得了微生物对健康状况的影响，但这个数据还是应该谨慎地去解释。因为本质上，b2只表明了微生物与各项指标的相关性，并不能代表一种因果关系。
具个例子来说，菌群的变化与25%的血糖变化具有相关性，但这并不代表菌群的变化可以导致血糖上升25%。
再者，作者表明，人类的基因对肠道菌群的影响占1.9%，这并不代表基因不重要。不同的物种，他们的肠道菌群是不同的。哪怕不同的物种吃一样的食物，在同一个自然条件下，菌群也不会相同【2】。
换句话说，哪怕你每天跟你养的猫猫狗狗同吃同住，你们的菌群也不可能变得一样。
不过，无论如何，肠道菌群与我们的身体健康息息相关。基因不会限制我们的肠道菌群，想要肠道菌群真的变好，还需要健康的生活。
参考文献：
【1】Daphna Rothschild, Omer Weissbrod, Elad Barkan et al. Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota. Nature, Published online: 28 February 2018, doi:10.1038/nature25973
【2】Amato K R, Sanders J G, Song S J, et al. Evolutionary trends in host physiology outweigh dietary niche in structuring primate gut microbiomes[J]. ISME Journal, 2018:1.
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