这些生物在人类体内生存了数万年，却可能消失在我们这一代

早期现代人在Font-de-Gaume洞穴绘制猛犸象的艺术复原。图片来源：UnsplashCharles R. Knight/made public in 1920, Wikimedia Commons，public domain

撰文｜王昱

审校｜clefable

在每个人的肠道中，都生活着数万亿的微生物。这些肠道菌群和人处于一种深度共生的关系，甚至有科学家将其称为人体的另一个器官，甚至另一个“你”。

生命科学中，肠道菌群早已成为顶流，甚至有点到了“机制不明，肠道菌群”的程度。如果生物研究中碰到了一个不知道如何解释的现象，科学家往往会尝试往肠道菌群上靠一靠，很多时候还真能得到不错的结果。

肠道菌群还催生了“粪便移植”这一临床疗法：严格筛查健康供体的粪便微生物，将其导入患者肠道，帮助患者重建正常的微生物群落。目前，已有临床试验正在探索它辅助癌症免疫治疗的潜力。

近几个世纪以来，人类的生活方式发生了翻天覆地的变化，肠道菌群的种群结构也发生了巨大的变化。10月7日，斯坦福大学研究团队在《自然》（Nature）上发表了一篇论文，很多肠道微生物曾和人类一起走出非洲，迁徙到世界各地；但现代生活方式却在让它们快速消失。

共同住客

这项研究围绕哈扎人（Hadza）和齐马内人（Tsimane）展开。虽然大部分人类已经进入了工业化的生活，但是世界上仍有少数土著人口保留着狩猎采集或园艺农业等生活方式，受工业化影响相对有限。哈扎人和齐马内人就是其中之二，这也让他们成为了人类学研究的常客。

哈扎人的生活场景。图片来源：Idobi、Andreas Lederer；拼图：Joey Roe／Wikimedia Commons，CC BY-SA 3.0。

哈扎人生活在非洲坦桑尼亚的草原上，仍保留着以狩猎和采集为主的生活方式。他们的食谱上包括野生动物、浆果、猴面包树果实和蜂蜜，还会随着季节和食物资源迁移营地。

玻利维亚齐马内社区居民与田野研究者的合影（2013年）。图片来源：Isabel Virginia Sánchez；发布：Simon Fraser University／Wikimedia Commons，CC BY 2.0。

齐马内人生活在南美玻利维亚的热带雨林中，以觅食、农耕等方式获取食物。他们会种植大蕉、木薯、水稻和玉米，还会通过捕鱼、狩猎补充食物。和哈扎人相比，他们更偏向定居。

研究团队对85名齐马内成年人的133份粪便样本进行深度测序，并从中发现了1408种微生物，其中竟然有1231种也存在于哈扎人的肠道中，占比高达87.4%。然而，并且这些肠道微生物很多在今天的工业化人群中非常罕见，甚至完全缺失。

两个相隔万里、饮食习惯也具有巨大差异的人群，为什么拥有如此相似的肠道微生物？一种可能是，这些微生物本来就广泛存在于自然界，因此被两个人群分别获得。但还有一种解释：这些肠道菌群早就生活在人类祖先的肠道中，从非洲一路扩散到南美的热带雨林。

数万年前，现代人的祖先从非洲扩散到其他大陆。其中一些人群的后裔经过漫长的迁徙，经亚洲、白令海峡地区进入美洲，随后继续向南扩散。其中一部分，就成为了齐马内人的祖先。如果后一种解释成立，那说明这些肠道菌群至少已经跟着齐马内人迁徙了上万年。

为了区分这两种可能，研究人员进一步分析了微生物的DNA。

DNA里的迁徙史

大部分肠道菌群都是单细胞生物，生理结构比我们熟悉的复杂生物简单得多。在遗传物质交换方面，它们显得非常“随心所欲”。某些肠道细菌甚至可以用一根名为菌毛（pilus）的管子，将自己的DNA“注入”另一个细菌体内，从而给其他细菌添加原本没有的能力——这一过程甚至可以发生在不同种的细菌之间。

细菌接合示意图：供体与受体接触、连接，将质粒DNA传给受体，后者也能成为新的供体。这是细菌交换DNA的一种方式。图片来源：Adenosine／Wikimedia Commons，CC BY-SA 3.0。

当不同的肠道菌群生活在同一段肠道中时，它们有机会进行遗传物质交流。而且，这种交流也会在肠道菌群的基因组中留下痕迹。

如果两个菌株曾经交换过DNA，那么它们就会有一段几乎完全相同的遗传序列。但是，这段相同的DNA片段会随着时间不断积累突变，产生差异。因此，两个菌株之间保留的相同DNA片段越长，通常意味着它们在越近的历史时期发生过遗传交流。

研究人员选取了两个人群共有的636种具有足够基因组数据的微生物，结果发现，其中有545种微生物在哈扎人和齐马内人之间不存在近期共同的祖先。这意味着，尽管两个群体拥有相同的微生物物种，但其中绝大多数在过去5000年内都没有发生过菌株层面的交流。

进一步研究发现，齐马内人与哈扎人肠道中的同种细菌，在两个群体之间共享的相同DNA片段，普遍比在各自群体内部共享的片段更短。这说明它们之间的遗传交流可能早已受到限制。结合细菌DNA的突变速率，研究人员估算，这些微生物在两个群体间发生遗传隔离的时间，中位数约为1.7万年前。这个结果与史前人类迁徙的时间尺度大体相符。

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