• Monday June 24,2019

Der bakterielle Zoo in Ihrem Darm

Anonim

Sie sind um einen Faktor 10 zu eins unterlegen, durch Kräfte, die Sie nicht sehen können. Ihr Körper hat ungefähr zehn Billionen Zellen, aber es beherbergt auch hundert Billionen Bakterien. Für jedes Gen in Ihrem Genom gibt es 100 bakterielle. Die meisten davon finden sich in der dunklen, feuchten Umgebung Ihres Darms, aber ihre unglaubliche Vielfalt wird an die Oberfläche gebracht. Sag hallo zu dem gut metagenome.

Junjie Qin und Ruiqiang Li vom BGI-Shenzen hatten gemeinsam mit einem Team internationaler Wissenschaftler die Aufgabe, die Bakterien aus den Fäkalien von 124 Europäern zu untersuchen. Sie verwendeten eine beeindruckende und kühne Technik namens Metagenomik, die das gesamte genetische Material einer Probe analysiert, ohne sich zunächst mit der Kultur der einzelnen Arten zu beschäftigen. Es ist eine Methode zum Schießen zuerst fragen Fragen später Fragen, die alle Daten erfasst und andere Programme das Durcheinander sortieren lassen.

Stuhlproben von 33 Personen wurden bereits auf diese Weise analysiert, aber Qin und Li konnten fast 200-mal so viel DNA sequenzieren. Mach dich auf große Zahlen gefasst. Ihr Projekt deckte knapp 3, 3 Millionen Bakteriengene auf, mehr als 150 Mal so viele wie im gesamten menschlichen Genom. Nach ihrer Schätzung beherbergen Ihr Darm und Ihre Mine mindestens 160 Bakterienarten, und wir teilen viele unserer Mieter (ich sage Bakterien, aber etwa 1% der Gene stammten aus Archaeen, einer oberflächlich ähnlichen Gruppe, die aber eigentlich so ist anders als Bakterien sind Bakterien von uns).

Das Bestreben, Darmmikroben zu verstehen, mag wie eine arkane Nische der Wissenschaft erscheinen, ist aber tatsächlich für die öffentliche Gesundheit sehr wichtig. Wir verlassen uns mehr auf diese mikroskopischen Passagiere als wir uns vorstellen. Sie ernten Energie aus unserer Nahrung, versorgen uns mit Nährstoffen, die uns sonst verweigert würden, verhindern das Wachstum schädlicher Bakterien und vieles mehr. In vieler Hinsicht sind sie wie eine vergessene Orgel. Sie können auch Schurken betreiben und ihre Gemeinschaft in einer Weise verändern, die mit Fettleibigkeit oder Darmerkrankungen zusammenhängt. Tatsächlich zeigten Qin und Li, dass das Darmmikrobiom einer Gesundheitsperson sehr anders aussieht als bei jemandem mit einer Darmerkrankung wie Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa.

Alles in allem leben über 1.000 Arten im menschlichen Darm, aber ein gemeinsamer Kader von 57 wird von der großen Mehrheit von uns geteilt. Sogar für diesen gemeinsamen Satz könnte jede einzelne Spezies tausendfach häufiger im Darm sein als bei mir. Bei einer solchen Variation ist es kein Wunder, dass frühere kleinere Studien zu dem Schluss kamen, dass die Menschen sehr unterschiedliche Bauchhütten haben.

Von den 3, 3 Millionen Genen sind die meisten ziemlich selten. Etwa 2, 3 Millionen von ihnen sind bei weniger als einem Fünftel der Befragten zu finden. Es gibt jedoch ein Set, das auf alle Darmbereiche verteilt ist. Einige dieser Kerngene als „Housekeeper“ sind für das Überleben eines Bakteriums unerlässlich, andere wiederum sind spezifische Voraussetzungen für das Leben im Darm.

Die letztere Gruppe umfasst Gene für klebrige Proteine, die es den Bakterien ermöglichen, sich an die Zellen ihrer Wirte zu klemmen. Dies ist besonders wichtig, wenn Ihr Zuhause ständig von Tsunamis verdaulicher Nahrung gespült wird. Bei anderen dreht sich alles um Zucker - sie ernten, zerlegen und fermentieren diese komplexen Moleküle aus ihrer nahrhaften Umgebung, einschließlich einiger Zucker aus Obst und Gemüse, die wir nicht sehr gut aufnehmen. Wieder andere stellen Vitamine und Fettsäuren her, die uns sonst fehlen, und manche können sogar dabei helfen, ungewöhnliche Chemikalien wie das Nahrungsergänzungsmittel Benzoat (E211) in nützliche Substanzen wie das Vitamin Biotin umzuwandeln. Die Mehrheit ist jedoch immer noch ein Rätsel, und das sind nur die essentiellen Gene. Es gibt noch Millionen, deren Funktionen noch nicht ausgewählt sind.

Bisher lesen sich die Daten wie eine Litanei aus riesigen Zahlen und beeindruckenden Statistiken. Der wahre Wert der Arbeit von Qin und LI ist jedoch eine Datenquelle für zukünftige Entdeckungen. Jonathan Eisen von der University of California, Davis, sagt: „Ein Großteil der Wissenschaft hier ist nicht so neuartig, aber der Umfang dieses Projekts allein ist großartig. Dies ist als Referenzdatensatz für zukünftige Arbeiten äußerst wertvoll. “Er fügt hinzu, dass wir die Genome vieler anderer Darmmikroben noch entschlüsseln müssen, um Referenzsequenzen zu erhalten, die mit der großen Menge an Daten verglichen werden können, die von Qin und Li's Studie. Im Moment ist dies der beste Weg, um die bereits identifizierbaren Arten zu nehmen und verwandte Verwandte zu sequenzieren, die im Labor kultiviert werden können. In nicht allzu ferner Zukunft sollte es auch möglich sein, das Genom einer einzelnen Zelle zu bestimmen.

Sobald diese Arbeit abgeschlossen ist, können wir einige der interessanteren Fragen beantworten. Wie interagiert beispielsweise das Darm-Metagenom mit unserer eigenen Gen-Staffel? Wie verändert sich das, wenn Menschen an Gewicht zunehmen oder abnehmen, wenn wir Darminfektionen bekommen oder wenn wir Darmkrebs bekommen? Wie beeinflussen diese Passagiere unsere Ernährung oder andere Aspekte unserer Umwelt? Bisher hat das Team nur europäische Kotstücke untersucht. Wer weiß, welche Enthüllungen in den Völkern anderer Nationen lauern?

Referenz: Qin, J., Li, R., Raes, J., Arumugam, M., Burgdorf, K., Manichanh, C., Nielsen, T., Pons, N., Levenez, F., Yamada, T. ., Mende, D., Li, J., Xu, J., Li, S., Li, D., Cao, J., Wang, B., Liang, H., Zheng, H., Xie, Y ., Tap, J., Lepage, P., Bertalan, M., Batto, J., Hansen, T., Le Paslier, D., Linneberg, A., Nielsen, H., Pelletier, E., Renault, P., Sicheritz-Ponten, T., Turner, K., Zhu, H., Yu, C., Li, S., Jian, M., Zhou, Y., Li, Y., Zhang, X. Li, S., Qin, N., Yang, H., Wang, J., Brunak, S., Doré, J., Guarner, F., Kristiansen, K., Pedersen, O., Parkhill, J., J. Weissenbach, M. Antolin, F. Artiguenave, H. Blottiere, N. Borruel, T. Bruls, F. Casellas, C. Chervaux, C. Cultrone, C. Delorme, G. Denariaz, R. Dervyn, M. Forte, C. Friss, Van de Guchte, M., Guedon, E., F. Haimet, A. Jamet, Juste, C., Kaci, G ., Kleerebezem, M., Knol, J., Kristensen, M., Layec, S., Le Roux, K., Leclerc, M., Maguin, E., Melo Minardi, R., Oozeer, R., Rescigno M., Sanchez, N., Tims, S., Torrejon, T., Varela, E., de Vos, W., Winogradsky, Y., Zoetendal, E., Bork, P., Ehrlich, S. & Wang, J. (2010). Ein mikrobieller Genkatalog für menschliches Darmgewebe, der durch metagenomische Sequenzierung Nature, 464 (7285), 59-65 DOI: 10.1038 / nature08821 erstellt wurde

Mehr über Darmbakterien:

  • Darmbakterien - fett oder dünn, Familie oder Freunde, geteilt oder einzigartig
  • Humane Darmbakterien im Zusammenhang mit Fettleibigkeit


Eine Einführung in das Mikrobiom



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