Il microbioma intestinale umano è composto da migliaia di batteri e archei diversi che variano ampiamente tra le popolazioni e gli individui. Gli scienziati del Max Planck Institute for Biology di Tubinga hanno ora scoperto microbi intestinali che condividono una storia evolutiva parallela con i loro ospiti umani:i microrganismi si sono co-evoluti nell'ambiente intestinale umano nel corso di centinaia di migliaia di anni. Inoltre, alcuni microbi presentano caratteristiche genomiche e funzionali che li rendono dipendenti dal loro ospite. Ora pubblicato su Scienza , i ricercatori presentano i risultati del loro studio condotto con i dati di 1.225 individui provenienti da Africa, Asia ed Europa.

Molte specie di microbi nell'intestino umano possono essere trovate in popolazioni di tutto il mondo. Tuttavia, all'interno di una specie microbica, i ceppi microbici variano notevolmente tra individui e popolazioni. Nonostante la loro importanza per la salute umana, finora si sapeva poco sull'origine di questi ceppi. Inoltre, la maggior parte di questi ceppi vive quasi esclusivamente nell'intestino umano. Ciò solleva la questione della provenienza dei microrganismi nell'intestino umano.

Collegare le storie di microbi e umani

Il team di ricerca ha ipotizzato che specie e ceppi specifici siano stati con le persone mentre l'umanità si diversificava e si diffondeva in tutto il mondo. Per verificare se i microbi si sono evoluti e diversificati contemporaneamente ai loro ospiti umani, i ricercatori del Max Planck Institute for Biology, dell'Institute for Tropical Medicine e del Cluster of Excellence CMFI dell'Università di Tubinga hanno confrontato sistematicamente per la prima volta le storie evolutive degli esseri umani e dei microbi intestinali.

I ricercatori hanno creato alberi filogenetici per 1.225 partecipanti allo studio umano e per 59 specie microbiche trovate nelle loro viscere e hanno utilizzato test statistici per indagare sulla corrispondenza di questi alberi. Più del 60% delle specie studiate corrispondeva alla storia evolutiva del loro ospite umano, il che significa che questi microbi si sono diversificati per oltre 100.000 anni nell'intestino umano quando le persone si sono allontanate dall'Africa attraverso i continenti. "Non sapevamo che nessuno dei nostri microbi intestinali seguisse la nostra storia evolutiva così da vicino", afferma Ruth Ley, capo del dipartimento di microbiome Science presso il Max Planck Institute for Biology di Tubinga, dove è stato condotto lo studio, e vice portavoce del CMFI.

I microbi intestinali sono diventati dipendenti dai loro ospiti

"È anche straordinario che i ceppi che hanno seguito più da vicino la nostra storia siano ora quelli che dipendono maggiormente dall'ambiente intestinale", aggiunge Ley. In effetti, alcuni dei ceppi microbici che si sono evoluti insieme all'uomo dipendono fortemente dall'ambiente intestinale umano:possiedono genomi più piccoli e sono più sensibili ai livelli di ossigeno e alla temperatura, caratteristiche che rendono difficile la sopravvivenza al di fuori del corpo umano. Al contrario, i microrganismi che hanno mostrato un'associazione più debole con la storia umana hanno mostrato più caratteristiche simili ai batteri viventi liberi.

"Alcuni dei microbi intestinali si comportano come se facessero parte del genoma umano", spiega Taichi Suzuki, che condivide la paternità principale dello studio con il suo collega Liam Fitzstevens. "Puoi immaginare che quei microbi siano su un gradiente da 'vita libera' a fare affidamento sull'ambiente del corpo umano. Abbiamo visto che alcuni batteri intestinali umani sono più lungo il gradiente verso una dipendenza irreversibile dall'ospite di quanto si pensasse in precedenza".

Ley afferma:"Questo cambia radicalmente il modo in cui vediamo il microbioma intestinale umano".

Approccio specifico della popolazione alle terapie basate sul microbioma

Per ottenere dati da un sottoinsieme diversificato della popolazione globale, il team di ricerca ha analizzato i microbi intestinali e i genomi di 1.225 individui in Europa, Asia e Africa. I campioni di feci e saliva sono stati raccolti con l'aiuto dei ricercatori dell'Istituto di medicina tropicale dell'Università di Tubinga e dei loro partner in Vietnam e Gabon. Inoltre, ricercatori di tutto il mondo hanno supportato lo studio fornendo set di dati simili da partecipanti reclutati in Camerun, Corea del Sud e Regno Unito

I risultati dello studio aiutano a comprendere ulteriormente i microbi specifici della popolazione che sono stati a lungo associati alla popolazione umana locale. Con questa conoscenza, le terapie delle malattie basate sul microbioma possono essere adattate e perfezionate a un trattamento specifico per la popolazione. + Esplora ulteriormente

Lo studio rivela alcuni segreti su come i microbi ei loro geni attraversano il globo