人类肠道中栖息着由数万亿微生物（微生物组）组成的复杂生态系统，这些微生物影响着消化、免疫系统和新陈代谢。由维也纳大学领导的研究团队采用"逆向生态学"分析方法，证明了许多已知的肠道细菌物种实际上由多个在进化上不同的群体组成，这些群体已适应肠道内的不同条件。其中一些群体与高龄、慢性炎症性肠病、结直肠癌和2型糖尿病相关。这些发现已发表在《自然》杂志上，未来可能有助于改进生物标志物的搜索，并从长远来看实现更精准的疗法。
微生物组研究通常将细菌分类为完整物种或基因相似的群体。虽然这些分类在实践中很实用，但它们并不一定反映已适应人体内不同条件的群体。因此，哪些细菌与疾病相关、哪些只是偶然存在，以及哪些可能提供保护，这些问题往往不清楚。这提出了一个关键问题：能否识别出通过适应而形成的更精确的生物单元，它们占据肠道内不同的生态位？
关于研究
研究团队分析了来自人类肠道的数千种细菌分离物，以及来自不同国家、各个年龄组和健康状况人群的大量宏基因组数据——即样本中微生物群落的完整遗传信息。研究人员在"逆向生态学"框架内使用了一种新开发的生物信息学方法——这种方法从基因组数据推断生态适应性——来寻找成功适应的遗传痕迹。
不止一个物种
特别有趣的是所谓的"全基因组选择性清除"迹象——这一过程中，某个个体获得有益突变，从而取代其他关系密切的个体。一方面，这导致多样性丧失；另一方面，它产生了在亲缘关系和功能上都非常同质的个体群体，因此在数据集中它们彼此明显不同。分析显示，许多已知的肠道细菌物种分支为多个这样的谱系。这些群体似乎在它们特别繁盛的条件下有所不同。维也纳大学微生物学与环境系统科学中心（CeMESS）的首席作者Xiaoqian Annie Yu表示："如果你不仅仅计算物种数量，而是考虑进化适应，你可以更准确地识别微生物组中具有生物学相关性的单元。即使在同一细菌物种内，某些群体在特定疾病中出现的频率也高于其他群体。当将所有群体一起考虑时，这种差异常常被掩盖。"
几十年内的全球传播
研究人员还发现证据表明，竞争力极强的群体可以在各大洲迅速传播——在某些情况下只需几十年时间。到目前为止，这种模式主要在病原体中观察到。
"我们的发现表明，肠道细菌也比以前认为的更加动态。适应良好的菌株可以国际传播并占据新的生态位。"
维也纳大学 Martin F. Polz
这表明，塑造微生物组的不仅有饮食、药物或生活方式，人与人之间的传播过程也可能发挥重要作用。
医学和诊断的新视角
该研究为微生物组研究开辟了新的可能性。未来可能不再将整个细菌物种与疾病联系起来，而是可以专门针对那些实际上具有重要意义的群体。这可能有助于改进生物标志物的搜索，并从长远来看实现更精准的疗法——例如，通过专门促进有益细菌菌株或抑制有问题的菌株。作为下一步，研究团队打算调查哪些基因将已识别的群体相互区分开来，以及与它们相关的生物功能是什么。
总结
- 许多肠道细菌物种由多个进化上不同的群体组成。
- 其中一些群体与衰老、结直肠癌、炎症性肠病和2型糖尿病相关。
- 成功的谱系可以在几十年内在全球范围内传播。
- 这种方法可以实现更精确的诊断和更有针对性的微生物组疗法。
来源：维也纳大学
期刊参考文献：Yu, X. 等 (2026). 全基因组清除在人类肠道微生物组中创造生态单元. 《自然》. DOI: 10.1038/s41586-026-10476-w
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