Het darmmicrobioom kan ook een rol spelen bij gepersonaliseerde geneeskunde. nopparit/iStock via Getty Images Plus
Toen de eerste mensen Afrika verlieten, droegen ze hun darmmicroben met zich mee. Het blijkt dat deze microben ook samen met hen zijn geëvolueerd.
De menselijk darmmicrobioom bestaat uit honderden tot duizenden soorten bacteriën en archaea. Binnen een bepaalde soort microbe dragen verschillende stammen verschillende genen die kunnen invloed hebben op uw gezondheid en de ziekten waarvoor u vatbaar bent.
Er is 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 beperkt inzicht in waarom verschillende groepen verschillende stammen van dezelfde soort microben in hun ingewanden hebben.
Wij zijn onderzoekers die studeren microbiële evolutie en microbiomes. Onze recent gepubliceerde studie ontdekten 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.
Het darmmicrobioom speelt een sleutelrol op veel gebieden van uw gezondheid.
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 gediversifieerd zijn, 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 voor elke persoon en voor 59 stammen van de meest voorkomende 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.
Deze twee fylogenetische bomen van menselijke deelnemers (links) en één bacteriesoort (rechts) komen nauw overeen, wat aangeeft dat ze waarschijnlijk samen zijn gediversifieerd in de loop van de evolutie. Herdrukt met toestemming van Suzuki et al., Science Volume 377, abm7759 (2022), CC BY-NC-ND
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 gedurende honderden tot duizenden generaties tussen mensen overgegaan, zodat: toen mensen veranderden, veranderden ook hun darmmicroben. 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 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 "vrijlevend" in de omgeving naar afhankelijk van de omstandigheden van de menselijke darm. Gecodiversifieerde microben hebben eigenschappen en genen doet 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.
Over de Auteurs
Taichi A.Suzuki, Postdoctoraal onderzoeksmedewerker in microbioomwetenschap, Max Planck Instituut voor Biologie en Rut Ley, Directeur, Afdeling Microbioom Wetenschap, Max Planck Instituut voor Biologie
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
Het lichaam houdt de score bij: Brain Mind and Body in the Healing of Trauma
door Bessel van der Kolk
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen trauma en fysieke en mentale gezondheid en biedt inzichten en strategieën voor genezing en herstel.
Klik voor meer info of om te bestellen
Adem: de nieuwe wetenschap van een verloren kunst
door James Nestor
Dit boek verkent de wetenschap en praktijk van ademhalen en biedt inzichten en technieken voor het verbeteren van de fysieke en mentale gezondheid.
Klik voor meer info of om te bestellen
De plantenparadox: de verborgen gevaren van 'gezond' voedsel dat ziekten en gewichtstoename veroorzaakt
door Steven R. Gundry
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen voeding, gezondheid en ziekte en biedt inzichten en strategieën om de algehele gezondheid en het welzijn te verbeteren.
Klik voor meer info of om te bestellen
De immuniteitscode: het nieuwe paradigma voor echte gezondheid en radicale antiveroudering
door Joël Greene
Dit boek biedt een nieuw perspectief op gezondheid en immuniteit, gebaseerd op principes van epigenetica en biedt inzichten en strategieën voor het optimaliseren van gezondheid en veroudering.
Klik voor meer info of om te bestellen
De complete gids voor vasten: genees uw lichaam door middel van intermitterend, afwisselende dagen en langdurig vasten
door dr. Jason Fung en Jimmy Moore
Dit boek onderzoekt de wetenschap en praktijk van vasten en biedt inzichten en strategieën voor het verbeteren van de algehele gezondheid en welzijn.
