Bepaalde darmbacteriën zijn al miljoenen jaren bij ons

Mensen en microben ontwikkelden zich parallel

Een perfect voorbeeld van co-evolutie: de mens en de bacteriën in zijn darm © Thinkstock
voorlezen

Langdurige relatie: de mens en de microben in zijn buik kijken samen terug op een verbazingwekkend lange geschiedenis. Sommige bacteriën in onze darmflora zijn grotendeels afgeleid van levende wezens die miljoenen jaren geleden in onze voorouders leefden, zoals een studie aantoont. De kleine onderhuurders ontwikkelden zich dus parallel met hun gastheren. Ze splitsten zich altijd in nieuwe stammen, zelfs als er een hominglijn begon in de genealogische mensachtigen, melden onderzoekers in het tijdschrift "Science".

Het bacteriële landschap in de darm is bij elke mens anders. In de loop van ons leven bepalen onze voeding en onze omgeving welke microben zich daar vestigen. Erfelijkheidsmechanismen spelen hier echter ook een rol: bijvoorbeeld, de eerste bacteriën die de darm van een pasgeborene koloniseren, komen uit het geboortekanaal van de moeder - en onze genen bepalen welke microben bijzonder gunstig voor ons zijn.

Maar waar komen deze onderhuurders oorspronkelijk vandaan en sinds wanneer wonen ze in ons lichaam? Deze vraag is nu gesteld door wetenschappers rond Andrew Moeller van de Universiteit van Texas in Austin en kwam erachter dat het verbazingwekkend was: het was duidelijk dat we een groot deel van de soort in onze darmen bevolken voor een lange tijd - en ons al geregeld hebben toen we nog geen moderne mensen waren.

Stamboom voor bacteriën

Om erachter te komen hoe ver de gemeenschappelijke geschiedenis tussen mensen en hun darmbewoners teruggaat, onderzochten de onderzoekers bacteriën uit fecale monsters van 16 Amerikaanse burgers en hun naaste familieleden: 47 chimpansees uit Tanzania, 24 gorilla's uit Kameroen en 24 bonobo's uit Congo.

Ze analyseerden bijzonder snel veranderende sequenties in het genoom van de microben - en catalogiseerden verschillende voorkomende genvarianten voor de drie bacteriefamilies Bacertoidaceae, Bifidobacteriaceae en Lachnospiracea, die samen meer dan 20 procent van de menselijke darmflora uitmaken. Op deze manier creëerden de wetenschappers een soort stamboom voor elke groep die de evolutie van de bacteriën laat zien. tonen

Parallelle evolutie

Stamboom van onze onderhuurders: hoe verschillende Bifidobacterium-stammen zich ontwikkelden in mens (blauw), gorilla (groen), chimpansee (geel) en bonobo (rood). Universiteit van Californië Berkeley

De resultaten waren Moeller en zijn collega's vreemd bekend. Voor het ontwikkelingspatroon van Bacertoidaceae en Bifidobacteriaceae leek het verrassend veel op de stamboom van Hominidae. Net zoals mensen en Afrikaanse mensapen zich opsplitsen in verschillende soorten op basis van een gemeenschappelijke voorouder, lijken ook microben op deze manier te zijn veranderd.

Ze ontwikkelden zich dus parallel met de evolutie van hun gastheren. De onderzoekers konden aantonen dat de bacteriën zich in ongeveer dezelfde tijd als de mensachtige soort in verschillende stammen splitsten. "De bacteriën van mensen en gorilla's splitsten 15, 6 miljoen jaar geleden tot op het moment dat de gorilla-lijn zich scheidde van de andere mensachtigen in de stamboom, " zegt Moeller. De andere splitsing gebeurde volgens de dateringen 5, 3 miljoen jaar geleden. Op dat moment scheidde de menselijke lijn in de stamboom zich van die waaruit later chimpansees en bonobo's tevoorschijn kwamen.

met uitzonderingen

Nadat de microben zich hadden gedifferentieerd en aangepast aan een gastheer, werden ze nauwelijks overgedragen aan andere gastheren. Voor de onderzoekers is dit het bewijs dat de soortvorming in de bacteriën plaatsvond, afhankelijk van de ontwikkeling van hun gastheren - een perfect voorbeeld van co-evolutie.

"Dat moet je je voorstellen als een continentale verschuiving", zegt Moeller. "Terwijl continenten uit elkaar gaan, beginnen ecosystemen op deze continenten te veranderen en kunnen ze in zeer verschillende richtingen evolueren. Het is vergelijkbaar met de gastdieren: wanneer deze zich splitsen, splitst een groot deel van de darmflora zich ook en diversifieert. "

Maar de resultaten laten ook zien dat niet alle bacteriefamilies zich zo synchroon ontwikkelden. Lachnospiracea-soorten waren niet zo loyaal aan hun gastheren als de andere twee microbiële families. Soorten uit deze groep wisselden minstens vier keer van hand. De onderzoekers denken dat dit te wijten is aan een speciale eigenschap van de bacterie. Ze hebben sporen en kunnen lang overleven buiten een gastdier, waardoor het gemakkelijker wordt om van de ene soort naar de andere te gaan.

Hoe ver gaat co-evolutie?

"Ons onderzoek toont aan dat onze darmflora bestaat uit verschillende microbiële lijnen", zegt Moeller. "Sommigen van hen zijn parallel met ons geëvolueerd, anderen hebben herhaaldelijk tussen verschillende gastheren rondgelopen." Maar wees zeker: de bacteriën die tegenwoordig de darmen van moderne mensen koloniseren, komen grotendeels voort uit levende wezens die al bestaan Miljoenen jaren leefden in onze voorouders.

"Het is verbazingwekkend dat de bacteriën die we uit heel verschillende bronnen in onze omgeving kunnen krijgen, zich al zo lang parallel met ons ontwikkelen", zegt het team. Misschien, volgens hun theorie, zou deze gemeenschappelijke evolutie zelfs verder terug in de geschiedenis kunnen gaan dan nu bekend is: "Misschien kunnen we darmmicroben herleiden tot een gemeenschappelijke voorouder die gemeenschappelijk is voor alle zoogdieren, alle reptielen, alle amfibieën, of misschien zelfs alle gewervelde dieren, Als dat waar is, zou dat geweldig zijn, "concluderen de onderzoekers. (Wetenschap, 2016; doi: 10.1126 / science.aaf3951)

(AAAS / Universiteit van Texas Austin / Universiteit van Californië Berkeley, 25.07.2016 - DAL)