撰文：冯雨彤浙江中医药大学
责编：刘永鑫中国科学院遗传与发育生物学研究所
写在前面年4月25日在Nature杂志发表了一则文章，展示了肠道菌群合作的内部关系。此文采用实验验证了细菌-人类肠道中主要革兰氏阴性菌内部进化的协同作用，并以它为例揭示了合作表型在哺乳动物肠道微生物中的复杂性和重要性。
对于肠道菌群的研究目前十分热门，微生物与人类的健康、心情、体重等有着密不可分的关系。在肠道内，菌群大多数情况下，与人类社会一样，并非进行单一工作，而是相互合作、相互影响。
在许多情况下，合作表型被认为是微生物群落功能的核心，包括通过群体感应、生物膜形成、抗生素耐药性和发病机制进行沟通。人类肠道内有密集多样的微生物群落，对健康至关重要。然而，我们对这一重要生态系统内的合作知之甚少。
以下为对文章研究思路与研究结果的解读：
首先，作者选取重点放在细菌中人类肠道内部最丰富的革兰氏阴性菌，并以10种高丰度菌共同定植宿主，以此来检验哺乳动物微生物组内部合作的进化。
对宿主相关微生物的研究面临的一个主要挑战是了解形成这些群落的生态和进化动态。微生物动态的一个关键决定因素是种群内部和种群之间的合作和竞争的平衡。
细胞外消化被认为是细菌在多糖上生长所必需的一大重要条件。其中这类成员利用外表面糖苷水解酶将细胞外的多糖分解，其中一些分泌在外膜囊泡上。因此将重点转移至对这种菌群的基因改造。主要改造了BT和BT基因。分别用于支链淀粉和果聚糖的生长。下图为改造该位点基因的原因。
图1.表面糖苷水解酶(GH)消化多糖的直接和协同效应。
a,支链淀粉和左旋支链淀粉B.thetaiotoomicron（Bt）多糖利用位点及其产物或性质，每个基因编码如上所示并进行颜色分类。SPI或SPII代表信号肽酶I或II剪切位点。
b,c,支链淀粉培养基中BtWT和表面生长激素突变体的生长（n=2，细胞培养-生物学重复）(b)或Levan（n=2，细胞培养生物学重复）
d,e,和表面生长激素突变体在支链淀粉单和共培养基中的生长（n=2，细胞培养生物学重复）(d)或Levan（n=2，细胞培养生物学重复）
在所有子图中，误差线代表标准误差；P值来自双尾学生t检验。
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