塞加泰拉·科普里菌(Segatella copri)是人类肠道中最常见的居民之一。在亥姆霍兹感染研究中心(HZI)的最新研究中，研究人员发现这种细菌的一些菌株拥有使它们更能耐受氧气的"基因额外材料"。分子调节器OxyR的存在对此至关重要。
通过广泛的数据分析，HZI团队发现携带OxyR的塞加泰拉·科普里菌菌株在世界工业化地区尤为普遍。研究人员怀疑OxyR的存在为这种细菌在这些环境中提供了选择性优势。肠道微生物组的紊乱（如抗生素使用导致的紊乱）可能会导致肠道中氧气水平的暂时升高。
科学家们计划在后续研究中确定不同菌株的塞加泰拉·科普里菌在肠道定植对健康的影响。该研究已发表在《细胞宿主与微生物》(Cell Host and Microbe)期刊上。
全球视角下的肠道微生物组
数十亿微生物——主要是细菌、病毒和真菌——定植于我们的肠道。这个复杂的群落被称为微生物组。当微生物组多样化且平衡时，它对我们的健康有积极影响：消化顺畅，病原体也不容易伤害我们。然而，并非所有微生物组都相同；它们因人而异。但仍存在一些规律。研究表明，在非洲或亚洲等仍保持传统生活方式的地区，塞加泰拉属(Segatella)的细菌主导着人类肠道微生物组。
HZI"微生物免疫调控"部门负责人、该研究的最后作者蒂尔·斯特罗伊格(Till Strowig)教授表示："在工业化国家，塞加泰拉属的代表也存在于肠道中，但微生物组主要由拟杆菌属(Bacteroides)的细菌主导。通过这项研究，我们希望能够更接近回答为什么会出现这种情况。"
测试肠道细菌如何处理氧气
在他们的第一个实验中，研究人员调查了塞加泰拉·科普里菌(Segatella copri)的氧气耐受性，这可能是全球最常见的肠道细菌。氧气是否存在于它们的栖息地中对细菌来说至关重要。有些细菌——像我们人类一样——需要氧气来进行新陈代谢。然而，其他细菌不一定需要氧气，甚至根本不需要氧气，但可以耐受少量氧气。对某些细菌来说，氧气甚至可能是有毒的。
斯特罗伊格团队的科学家、该研究的第一作者之一尤瑟夫·埃尔·穆阿里(Youssef El Mouali)博士表示："在健康的肠道中，通常存在很少的氧气，在大多数区域根本不存在氧气。因此，对于无法应对氧气或不能很好地应对氧气的细菌来说，这是最佳栖息地。"为了进行研究，研究人员使用了塞加泰拉·科普里菌的各种菌株以及作为细菌模型生物的多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)进行比较。
斯特罗伊格团队的科学家、该研究的另一位第一作者卡罗琳·托克(Caroline Tawk)博士解释说："在30分钟的时间内，我们将细菌暴露在特定的氧气浓度下。众所周知，拟杆菌属的细菌能够很好地耐受氧气的存在。相比之下，塞加泰拉·科普里菌的存活率低了100,000倍。"
揭示隐藏的生存策略
然而，尽管塞加泰拉·科普里菌的氧气耐受性很低，科学家们得出结论，这种细菌必须拥有一种在氧气影响下帮助它们存活的策略。但那是什么呢？为了找出答案，他们在后续实验中将塞加泰拉·科普里菌暴露在氧气中几分钟，然后进行了所谓的转录组分析。这使研究人员能够确定在特定时间哪些基因是活跃的。
埃尔·穆阿里表示："在塞加泰拉·科普里菌中，我们确定了已知的转录调节器PerR，它控制着对细菌氧气反应至关重要的基因网络。"在小鼠模型中，我们还能够证明没有PerR的存在，塞加泰拉·科普里菌无法在肠道中定植。因此，PerR对于这种细菌成功在肠道中定植至关重要。"
第二种调节器增强氧气耐受性
为了调查塞加泰拉·科普里菌是否可能拥有额外的调节机制来应对氧气压力，研究人员梳理了数据库并检查了几百个不同菌株的塞加泰拉·科普里菌基因组。基因组是生物体的完整基因集。他们特别寻找转录调节器OxyR的遗传痕迹，OxyR在拟杆菌属等细菌中调节氧气反应。事实上，他们发现了一些携带OxyR的塞加泰拉·科普里菌菌株。然而，研究人员之前用于研究氧气耐受性的菌株并不携带OxyR。
因此，研究人员专门用携带OxyR的菌株重复了实验，以测试这些菌株是否能更好地处理氧气。
确实，携带OxyR的塞加泰拉·科普里菌菌株表现出比不携带OxyR的菌株高100至1,000倍的氧气耐受性。但为什么有些菌株拥有OxyR而其他菌株没有呢？
斯特罗伊格解释说："我们的研究表明，所谓的水平基因转移可能在几千年前就发生了。在这个过程中，细菌——有时甚至是不同物种的细菌——彼此交换基因。"
为何工业化国家中OxyR更为普遍
在特伦托大学尼古拉·塞加塔(Nicola Segata)团队的支持下进行的进一步调查中，研究人员探索了携带和不携带OxyR的人类肠道细菌塞加泰拉·科普里菌菌株在人类微生物组中在全球的分布情况。为此，他们进行了广泛的基因组数据分析，发现携带OxyR的塞加泰拉·科普里菌菌株主要出现在工业化国家，而在非洲和大多数亚洲国家则显著罕见。但为什么会这样呢？
斯特罗伊格表示："我们怀疑携带OxyR的塞加泰拉·科普里菌菌株在高度工业化国家具有选择性优势。"
"一方面，因为这里的肠道平衡紊乱更为频繁——例如，由于抗生素的使用——这可能会导致肠道中氧气可用性的暂时增加。另一方面，由于更高的卫生标准，人际传播也可能面临挑战。更好的氧气耐受性使这种细菌能够在开放空气中存活更长时间，直到传播给下一个宿主，这对仅在肠道中生存的细菌塞加泰拉·科普里菌来说可能会有很大帮助。"
这对健康可能意味着什么
通过他们的研究，研究人员令人印象深刻地证明了同一物种的肠道细菌在菌株水平上可以表现出如此决定性的遗传差异，以至于在不断变化的环境条件下导致完全不同的特性和适应能力。在未来的研究项目中，斯特罗伊格的团队计划研究塞加泰拉·科普里菌的肠道定植——取决于菌株，带有或不带有来自OxyR的基因额外材料——如何影响人类健康。
出版详情：
尤瑟夫·埃尔·穆阿里等人，《丰富的人类肠道共生塞加泰拉·科普里菌中与生物地理学相关的增强氧气耐受性的出现》，《细胞宿主与微生物》(2026)。DOI: 10.1016/j.chom.2026.04.006
期刊信息：《细胞宿主与微生物》
关键概念：宿主-微生物相互作用，胃肠道微生物组
提供机构：德国亥姆霍兹研究中心联合会
【全文结束】
