Ученые из Венского университета выяснили, что многие виды бактерий, населяющих кишечник человека, неоднородны и состоят из нескольких эволюционно обособленных популяций. Некоторые из этих групп чаще встречаются у людей с хроническими воспалительными заболеваниями кишечника, колоректальным раком, диабетом второго типа, а также у пожилых. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, могут изменить подход к диагностике и лечению заболеваний, связанных с микробиомом.
Большинство исследований микробиома классифицируют бактерии на уровне видов, упуская различия между отдельными линиями внутри них. Это мешает точно определить, какие микроорганизмы действительно связаны с болезнями, а какие присутствуют случайно или даже защищают организм. Австрийские биологи применили метод «обратной экологии», чтобы изучить геномные данные тысяч штаммов кишечных бактерий, собранных у людей разного возраста и состояния здоровья из нескольких стран.
Подход основан на поиске в геноме следов адаптации к определённым условиям. Ключевым маркером стали так называемые «геномные зачистки» – явление, при котором удачная мутация даёт одной из бактериальных линий преимущество, позволяя её потомкам вытеснить близкородственные группы. В результате внутри вида формируются чётко разграниченные популяции, приспособленные к разным экологическим нишам в кишечнике.
Анализ показал, что такая структура характерна для многих известных видов кишечных бактерий. «Если учитывать не просто виды, а эволюционную адаптацию, можно гораздо точнее определить биологически значимые единицы в микробиоме. Даже в пределах одного вида одни популяции при определённых заболеваниях встречаются чаще других, что остаётся незамеченным при общем анализе», – поясняет ведущий автор исследования Сяоцянь Энни Ю.
Исследователи также обнаружили, что некоторые наиболее конкурентоспособные популяции бактерий могут быстро распространяться между людьми, в том числе между континентами, – ранее такой механизм считался характерным в основном для патогенов. Это говорит о том, что на состав микробиома влияет не только диета и образ жизни, но и передача микроорганизмов от человека к человеку.
Новые данные позволят более точно выявлять биомаркеры заболеваний и в перспективе – разработать терапию, нацеленную на конкретные вредоносные популяции бактерий, не затрагивая при этом полезные. В дальнейшем учёные планируют определить, какие именно гены отличают эти популяции и за какие биологические функции они отвечают.
