中性突变体可以在肠道微生物群,增强多样性

EPFL和巴黎大学的科学家,希望提出一个新的模型,肠道细菌的多样性和演化显示肠道环境如何帮助中性突变成为流行,有重大潜在影响健康和代谢疾病。

“我们习惯于认为进化是一个非常缓慢的过程,这是肯定的大型哺乳动物教授说,“Anne-Florence Bitbol EPFL生命科学学院的。“但病毒进化非常快,接二连三的COVID-19变体告诉我们。细菌进化在中间时间尺度,这些出现在我们的肠道可以发展在时间尺度相关。”

肠道细菌的变异和进化,会影响公共卫生重要的方式;一个明显的例子是抗生素耐药性。因此,许多研究已经进入工作的因素,影响肠道细菌的进化,和一些研究指出了肠道的实际结构,包括其水动力流导致不同的食物和细菌浓度梯度在其长度。

肠道的新模型

使用Darka Labavić克劳德Loverdo巴黎索邦大学,Bitbol已经开发了一个“最小模式”肠道的细菌突变和进化,提供一些敏锐的洞察力勇气内部流如何影响分布的基因库。这项研究发表在PNAS。

“我们的模型表明,肠道的特定空间结构,流体动力学和浓度梯度,可以大幅提高中性突变的概率达到高的比例,最终接管人口,“Bitbol说。这些中性突变体指细菌进行突变没有影响增长率,或者至少他们的影响是可以忽略不计的整个细菌种群。

“肠道环境强烈预期的中性突变体的平均比例增加,也会增加他们的能力最终接管人口,一个标准的混合人口相比,“Bitbol说。“因此,肠道的特定环境提高了中性的细菌多样性。”

中性突变肠道健康和疾病

但是流行的中性突变体在肠道的意思吗?“这意味着随机出现的突变体可以达到一个更大的部分重要的分数,而不是迅速消亡,“Bitbol解释道。“这可以增加肠道微生物群的多样性以及适应环境变化的能力。因为肠道微生物群的构成会影响新陈代谢,这可能间接影响新陈代谢。”

和结果也可以影响我们如何治疗代谢疾病,如炎症性肠病。“一个关键点是,增加多样性和我们预测的适应性与强烈的食物和细菌浓度梯度的存在在结肠,“Bitbol说。“细菌浓度要低得多小肠结肠,结肠的入口处,有很多食物和更少的细菌。”

“但在小肠,细菌吃食物和复制,所以有较少的食物但更多的细菌。如果这些梯度较弱,多样性的增强,我们的模型预测也会削弱。这可能发生如果肠道内流速的变化或者肠道肌肉的收缩变得更强或弱。所以可能与炎症性肠病等代谢紊乱。了解这些影响可能第一步学习改变他们改善这些条件。”

下一个步骤

Bitbol已经打算追随这项研究回答其他问题。“到目前为止,我们已经在中性突变体为简单起见,但调查mutants-those有益的情况下,增加增长和有害mutants-those减少增长速度——非常有趣,会给一个更完整的图片的空间结构的影响肠道对肠道的进化细菌。也有很多事情要做,逐步增加模型的现实主义”。