Nature│Daniel Falush研究组发现存在于土著人群和食肉动物中的古老幽门螺杆菌生态种

2024年10月16日，国际著名期刊NATURE在线发表了中国科学院上海免疫与感染研究所Daniel Falush研究组及其合作者的题为“An ancient ecospecies of Helicobacter pylori”的研究论文，首次报道了存在于土著人群和食肉动物中的古老幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，H. pylori）生态种（ecospecies）。该生态种与土著群体相关，并在西伯利亚、加拿大、美国和智利的人群中被发现。

研究团队利用了来自全球近7000个幽门螺杆菌基因组的数据集，来研究该细菌的传播情况。这项研究将幽门螺杆菌的生态种定义为两类，一类是普遍流行的“Ubiquitous”，另一类是“Hardy”。尽管这些生态种的基因组在大多数情况下源自于相似的共同祖先，但在“Hardy”型的基因组中，约有100个基因展示了单核苷酸多态性（SNP）差异。值得注意的是，这些基因大多数编码外膜蛋白和宿主相互作用因子。在这些基因组区域内，不同生态种展现了独立的基因库演化模式，从而体现出各自独特的进化历程。这种变种起源于数十万年前，随着人类迁徙在全球传播。研究团队提出，这一生态物种专门适应于生活在以肉类或鱼类为主食的人（肉食者）的胃中，因此，今天我们胃中细菌的遗传变异可能揭示了祖先饮食习惯的信息。

研究进一步揭示，在大型猫科动物中发现的猎豹螺杆菌（H. acinonychis）以及新发现的与灵长类动物相关的谱系均归属于“Hardy”生态种，这表明幽门螺杆菌可能经历了从人类宿主向动物宿主的跨物种跃迁。在“Hardy”生态种中，大多数菌株编码了额外的依赖铁的尿素酶，这一点与来源于食肉动物宿主的幽门螺杆菌一致。此外，这些菌株还具有编码空泡毒素（vacA）的串联重复，进一步支持了它们在进化上的相似性和适应性。

最后，研究人员推断出H. pylori在走出非洲之前就分化为两个高度不同的生态种，并且随着人类的迁移在全球传播，但是“Hardy”生态种在世界大部分地区已经灭绝。此分析还将幽门螺杆菌与人类的关联历史向前推进了一步，并提出了一些假设。例如关于人类饮食历史对生态种分布的影响，以及“Hardy”生态种的致病性与人类饮食之间关联的初步讨论。研究分析还表明，这两种生态物种自20万多年前人类在非洲起源以来就伴随人类存在。如果“Hardy”生态物种确实是在与肉食者共生的过程中进化而来，这意味着遍布世界的人类通常并没有摄入大量的植物性食物，即使这些植物资源并不匮乏。

图例：Hardy和Ubiquitous生态种基因库的分化和传播

来自中国科学院上海免疫与感染研究所的博士后Elise Tourrette为该论文的第一作者，Daniel Falush研究员为该论文的通讯作者。该研究受到了国家自然科学基金和上海市市级科技重大专项等项目的支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07991-z