共生细菌存在于整个生物体中,但尚不清楚肠道细菌与其宿主之间的关联是否可遗传。亲属比非亲属拥有更多相似的肠道微生物组,但这种相似性由共享基因型与共享环境导致的程度一直存在争议。


2021年7月9日,明尼苏达大学Laura Grieneisen等人在Science 在线发表题为“Gut microbiome heritability is nearly universal but environmentally contingent”的研究论文,该研究利用 14 年来从 585 只野生狒狒中收集的 16,234 个肠道微生物组图谱,揭示宿主遗传对肠道微生物组的影响几乎是普遍的。


控制饮食、年龄和社会生态变异,97% 的微生物组表型具有显著遗传性,其中一些报告为人类遗传。遗传力通常较低(平均值 = 0.068),但在旱季、饮食多样性低和年龄较大的宿主中系统性地更高。该研究表明纵向剖面和大样本量对于量化微生物组遗传力至关重要,并表明选择微生物组特征作为宿主表型的范围。


16000个基因组数据!明尼苏达大学发现肠道微生物组可遗传


微生物组研究的一个重要目标是确定肠道微生物组性状的遗传力。将微生物组变异与宿主遗传变异联系起来,可以揭示微生物组的哪些方面能够对宿主的选择做出反应,表明哪些微生物组特征受宿主控制,并将微生物丰度与宿主途径和疾病状态联系起来。然而,目前的研究表明,可遗传的肠道微生物群并不常见。


在人类中,只有 3% 到 13% 的肠道微生物具有非零遗传率,一项研究估计整体微生物组遗传率可能低至 0.019。此外,人类中少数可遗传的微生物组表型,例如 Christensenellaceae 科的丰度,在研究中表现出广泛不同的遗传力估计 [狭义遗传力 (h2) = 0.31 至 0.64 ]。


在准确估计人类微生物组的 h2(由加性遗传方差解释的表型方差的比例)方面存在挑战。首先,亲属,尤其是双胞胎和其他一级亲属,它们是大多数微生物组遗传性研究的基础,通常共享饮食、行为和建筑环境,这可能导致遗传性被高估。其次,尽管微生物丰度是动态的并且难以通过一次性测量准确表型,但目前对人类微生物组遗传力的所有估计都依赖于横断面微生物组采样。此外,由于环境条件和宿主属性的变化,h2 可以在宿主的一生中发生变化 [例如,体重指数的 h2 随着年龄的增长而降低,因为饮食和行为的影响相对于基因型的影响而增加。迄今为止,还没有关于肠道微生物组遗传力的研究完全解释了这种时间变异性或其对环境的依赖性。

16000个基因组数据!明尼苏达大学发现肠道微生物组可遗传

该研究利用 14 年来从 585 只野生狒狒中收集的 16,234 个肠道微生物组图谱,揭示宿主遗传对肠道微生物组的影响几乎是普遍的。控制饮食、年龄和社会生态变异,97% 的微生物组表型具有显著遗传性,其中一些报告为人类遗传。遗传力通常较低(平均值 = 0.068),但在旱季、饮食多样性低和年龄较大的宿主中系统性地更高。该研究表明纵向剖面和大样本量对于量化微生物组遗传力至关重要,并表明选择微生物组特征作为宿主表型的范围。


文章来源: 椰子,iNature

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