你的肠道如何应对寿司?

下次你想吃寿司卷的时候，你可能会对海洋产生新的感激之情——这不仅要感谢你的鱼和海藻包装，而且，正如密歇根医学的一项新研究所表明的那样，还要感谢你肠道中消化海藻的细菌。

海洋是地球上最大的碳库之一，其中大部分都锁在海藻中。海洋细菌通过分解海藻在碳循环中发挥着关键作用。十多年前，研究人员在一名日本成年人的微生物组样本中发现了使海洋细菌降解被称为卟啉的复杂碳水化合物的基因，卟啉在冷水海藻中发现。

由密歇根大学医学院的Nicolas Pudlo博士、Gabriel Vasconcelos Pereira博士和Eric Martens博士领导的这项新研究发现，这些海洋起源的基因比以前认识的更普遍，通过一个被称为横向基因转移的过程进入人类肠道微生物组。

在消化过程中，人体肠道细菌会分解水果、蔬菜和谷物中的膳食纤维或多糖。然而，在海藻中发现的多糖与陆地来源的食物具有不同的化学结构。不知何故，来自海洋拟杆菌门(一种细菌属，在微生物群中扮演着关键角色)的基因进入了人类肠道。

微生物学和免疫学系教授马丁斯说:“它们是直接来自某人碰巧食用的海洋细菌，还是通过更复杂的途径进入人体肠道，这仍然是一个谜。”

为了研究海藻基因簇在肠道拟杆菌门中有多广泛，研究小组转向了一个不寻常的来源:密歇根大学本科生的粪便样本。

“我们在小玻璃管中接收样本，并在实验室的厌氧室中进行所有的培养，”该研究的学生研究员之一艾哈迈德·阿里(Ahmed Ali)评论道。他打趣道:“我记得在实验室里工作很热，而且有些困难，但这肯定被我们在工作中不必‘闻科学过程’的事实抵消了。”

然后，他们分析了这种细菌降解几种来自海藻的多糖的能力，包括卟啉、海藻素、海藻酸盐和卡拉胶。

研究小组发现，处理层膜素的基因在样本中广泛存在，可能与处理β -葡聚糖的相关能力有关，葡聚糖也存在于燕麦和全谷物中。然而，其他海藻多糖被更少的细菌种类使用，存在于更少的样品中。

马丁斯说:“处理琼脂糖和卟啉的基因，这是东南亚人更常食用的两种海藻，在那里生活的人体内往往更丰富。”为了进一步研究这些基因簇的地理分布，研究小组参考了来自亚洲、非洲、北美、南美和欧洲的2000多人的基因组调查样本。

降解卟啉的基因确实在中国和日本的样品中富集。卡拉胶的加工基因在中国、日本和北美的样品中也得到了丰富。从公元前400年开始，中国人就开始食用卡拉胶，现在被广泛用作从燕麦牛奶到美国婴儿配方奶粉等各种食品的添加剂。

研究小组偶然发现，在人类肠道中比拟杆菌门(Bacteroidetes)更普遍的厚壁菌门(Firmicutes)也具有在海藻多糖上生长的遗传能力，这使海藻消化的进化更加复杂。

马滕斯说:“我们知道厚壁菌门生活在鱼的肠道中，而似乎进入人类肠道的厚壁菌门基因的最近祖先是在鱼类中发现的。”

研究小组指出，这项研究为世界各地人群的饮食与人类肠道微生物群适应之间的复杂相互作用提出了新的问题。

参考:王志强，王志强，王志强，等。不同的事件将可食用海藻消化的基因从海洋细菌转移到人类肠道细菌。细胞宿主微．2022年3月2日在线发布。doi:10.1016 / j.chom.2022.02.001

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