Eine neue Studie kommt zu dem Ergebnis, dass sich über Millionen von Jahren Hunderte von Bakteriengruppen im Darm von Primatenarten entwickelt haben, der Mensch jedoch fast die Hälfte dieser symbiotischen Bakterien verloren hat.
In der Studie verglichen die Forscher Populationen von Darmbakterien, die bei Schimpansen und Bonobos, unseren nächsten Verwandten, vorkommen, mit denen des Menschen – insgesamt handelt es sich um etwa 10.000 verschiedene Bakterienlinien. Die Wissenschaftler analysierten die evolutionären Beziehungen dieser Bakterien bei Primaten und identifizierten Bakteriengruppen, die in entfernten Vorfahren von Menschen und Primaten vorkamen. Bemerkenswerterweise zeigten die Ergebnisse, dass diese angestammten Symbionten schnell aus der menschlichen Abstammungslinie verschwinden.
Obwohl die Ursache dieser Veränderungen im menschlichen Darmmikrobiom nicht bekannt ist, vermuten die Autoren der Studie, dass eine Umstellung der Ernährung die Divergenz wahrscheinlich verursacht hat.
„Die Arbeitsidee ist, dass die Verluste, die wir bei allen menschlichen Populationen beobachten, unabhängig von der Lebensweise, wahrscheinlich durch Ernährungsumstellungen verursacht wurden, die zu Beginn der menschlichen Evolution stattfanden, seit wir uns von Schimpansen und Bonobos unterschieden haben“, sagte Andrew Moeller, Assistenzprofessor für Ökologie und Evolutionsbiologie und Fakultätskurator für Säugetierkunde am Cornell University Museum of Vertebrates, am College of Agriculture and Life Sciences und leitender Autor des Artikels.
Insbesondere verlagerte sich die menschliche Ernährung weg von komplexen pflanzlichen Polysacchariden, die in Blättern und Früchten vorkommen, hin zu mehr tierischen Fetten und Proteinen, sagte Moeller.
Jon Sanders, ein ehemaliger Postdoktorand in Moellers Labor, ist Erstautor der Studie „Widespread Extinctions of Co-diversified Primate Gut Bacterial Symbionts From Humans“, die am 11. Mai in veröffentlicht wurde Naturmikrobiologie. Daniel Sprockett, derzeit Postdoktorand in Moellers Labor, ist ebenfalls Co-Autor.
In der Studie analysierten die Forscher Metagenome, die durch das Zusammensetzen kurzer Basenpaarsequenzen aus einer ganzen Genomgemeinschaft zusammengesetzt werden; Die Metagenome zeigten, welche Mikroorganismen in einer Probe vorhanden waren und wie häufig sie relativ häufig vorkamen.
Analysen von 9.640 Metagenomen menschlicher und nichtmenschlicher Primaten, einschließlich neu erzeugter Metagenome von Schimpansen und Bonobos, ergaben laut der Studie signifikante Hinweise darauf, dass Darmbakteriengruppen eine gemeinsame Evolutionsgeschichte mit ihren Wirten hatten.
Die Ergebnisse zeigten, dass 44 % der Kladen – eine Gruppe, die sich aus einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt hat –, die eine gemeinsame Evolutionsgeschichte mit afrikanischen Affen haben, in den menschlichen metagenomischen Daten fehlten und 54 % in industrialisierten menschlichen Populationen fehlten. Gleichzeitig fehlten beim Menschen nur 3 % der Bakteriengruppen afrikanischer Menschenaffen, die keine gemeinsame Evolutionsgeschichte mit diesen Wirten hatten.
„Dies ist die erste mikrobiomweite Studie, die zeigt, dass es eine große Anzahl von Vorfahren gibt, die sich gemeinsam diversifizieren [shared evolution] Bakterien, die seit Millionen von Jahren in Primaten und Menschen zusammenleben“, sagte Moeller.
Dennoch betonte Moeller die Bedeutung einer verbesserten Probenahme in menschlichen Populationen, insbesondere in solchen außerhalb von Industrieländern, um die Diversität des menschlichen Darmmikrobioms vollständig abzubilden.
Vorfahrenbakterien können von Generation zu Generation von Müttern auf Babys sowie durch soziale Übertragung mit anderen Mitgliedern derselben Art übertragen werden.
Die Diskrepanz bei ausgestorbenen Bakterien zwischen der allgemeinen menschlichen Bevölkerung und denen aus Industrieländern könnte auf Unterschiede im Zusammenhang mit moderner Ernährung und Medikamenten hinweisen, wie z. B. Antibiotika, die bekanntermaßen das Mikrobiom verändern. Einige Forscher haben spekuliert, dass die Störung der angestammten Flora eine Rolle bei modernen Krankheiten wie Autoimmunerkrankungen und dem metabolischen Syndrom spielen könnte.
Ein zweiter verwandter Artikel mit dem Titel „Home-site Advantage for Host Species- Specific Gut Microbiota“, ebenfalls unter der Leitung von Moeller und Sprockett, wurde am 12. Mai in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschrittezeigten, dass sich Darmbakterien lokal an die Wirte anpassen, in denen sie leben, was einen möglichen Mechanismus für die langfristige Stabilität dieser Symbiosen darstellt.
Mehr Informationen:
Jon G. Sanders et al., Weit verbreitetes Aussterben co-diversifizierter Darmbakteriensymbionten von Primaten beim Menschen, Naturmikrobiologie (2023). DOI: 10.1038/s41564-023-01388-w
Daniel D. Sprockett et al., Heimatvorteil für wirtsspeziesspezifische Darmmikrobiota, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf5499