人體內(nèi)的細菌以高于自然界常見的速度相互分享基因，其中一些基因似乎正在旅行 – 獨立于其微生物宿主 – 從身體的一部分到另一部分，研究人員科學(xué)報告期刊上的報道。

該研究結(jié)果是韓國極地研究所高級研究科學(xué)家Kyung Mo Kim最初概念化的分子數(shù)據(jù)挖掘方法的結(jié)果。伊利諾伊大學(xué)農(nóng)作物科學(xué)和Carl R. Woese基因組生物學(xué)研究所教授Gustavo Caetano-Anollés與他的前學(xué)生Arshan Nasir合作開發(fā)了這種方法，該學(xué)生來自巴基斯坦的伊斯蘭堡COMSATS大學(xué)，他目前是新的洛斯阿拉莫斯國家實驗室的杰出研究員。墨西哥。

這種計算上具有挑戰(zhàn)性的方法使他們能夠識別“水平基因轉(zhuǎn)移”的實例，即在有性或無性繁殖之外的生物之間直接轉(zhuǎn)移基因。

“水平基因轉(zhuǎn)移是地球上遺傳信息交換的主要力量，”Caetano-Anollés說?！斑@些交換使微生物適應(yīng)和繁殖，但它們對人類健康也很重要。有些細菌不能生活在我們體外，有些細菌不能生存?！?/p>

納西爾說：“更好地了解這一現(xiàn)象也將具有重要的公共衛(wèi)生價值，因為抗生素抗性基因水平傳播導(dǎo)致多重耐藥病原體的出現(xiàn)已成為全球關(guān)注的問題?！?/p>

對于新的分析，科學(xué)家利用基因組信息構(gòu)建了成千上萬的人類細菌“家譜”。通過微生物基因樹的調(diào)和，團隊可以弄清楚哪些基因是遺傳的，哪些是水平基因轉(zhuǎn)移的結(jié)果。

“目前大多數(shù)確定水平基因轉(zhuǎn)移的方法都比較了DNA特征或基因組之間的統(tǒng)計相似性，以確定外源基因，”納西爾說?！斑@對于相對較新的基因轉(zhuǎn)移非常有效，但往往無法確定數(shù)百萬或數(shù)十億年前發(fā)生的轉(zhuǎn)移事件?！?/p>

他說，更加勞動密集的方法使團隊能夠克服這一障礙。

“我們研究人類相關(guān)的微生物，因為它們被認為是維持人類健康和新陳代謝的關(guān)鍵因素，”納西爾說?！拔覀冇嬎懔嘶蜣D(zhuǎn)移率和方向 – 誰轉(zhuǎn)移了誰 – 為美國國立衛(wèi)生研究院人類微生物組項目抽取的1000多種參考細菌基因組。”

這些細菌來自六個人體部位：腸道，皮膚，口腔，血液，泌尿生殖道和氣道。Caetano-Anollés說，研究人員發(fā)現(xiàn)了證據(jù)支持早期發(fā)現(xiàn)人類相關(guān)細菌與其基因非常混雜的證據(jù)?！拔覀凅w內(nèi)微生物之間的水平交換比你在地球上其他地方發(fā)現(xiàn)的水平高約30%，”他說。“這意味著我們的身體提供了獨特的利基，促進了微生物層面的創(chuàng)新?！?/p>

大約40%的基因交換發(fā)生在生活在同一身體部位的細菌中。另外60%涉及不同組織中細菌之間的基因共享，例如腸道內(nèi)和血液中的生物。

在所有情況下，基因轉(zhuǎn)移在密切相關(guān)的生物體中最常見，無論它們是否占據(jù)相同或不同的身體組織。事實上，研究人員報告說，不同身體部位生物體之間的基因共享發(fā)生率高于生活在同一地點的遠緣相關(guān)細菌的基因共享。

納西爾說：“其中一些可能是在微生物定植于人體之前發(fā)生的非常古老的基因轉(zhuǎn)移事件。”“也可能是某些細菌在個體的生命周期中的不同時間點定居在不同的人體部位。其他細菌可能是細菌DNA從一個部位轉(zhuǎn)移到另一個部位的結(jié)果，可能是通過血液。我們需要進一步的實驗證據(jù)測試這種誘人的可能性?！?/p>

研究人員說，其他科學(xué)家可以使用他們?yōu)檫@項工作開發(fā)的工具HGTree，以更準確地預(yù)測哪些基因通過繁殖過程“垂直”遺傳，并通過水平基因轉(zhuǎn)移從其他微生物中獲取。研究人員表示，這將有助于提高對微生物和人類進化的認識。