Como os genes, seus micróbios intestinais passam de uma geração para a próxima

Como os genes, seus micróbios intestinais passam de uma geração para a próxima
 O microbioma intestinal também pode desempenhar um papel na medicina personalizada. nopparit/iStock via Getty Images Plus

Quando os primeiros humanos saíram da África, eles carregaram seus micróbios intestinais com eles. Acontece que esses micróbios também evoluíram junto com eles.

A vida do microbioma intestinal humano é composto de centenas a milhares de espécies de bactérias e archaea. Dentro de uma dada espécie de micróbio, diferentes linhagens carregam diferentes genes que podem afetar sua saúde e as doenças às quais você é suscetível.

Há sim variação pronunciada na composição microbiana e diversidade do microbioma intestinal entre pessoas que vivem em diferentes países ao redor do mundo. Embora os pesquisadores estejam começando a entender quais fatores afetam a composição do microbioma, como a dieta, ainda há uma compreensão limitada sobre por que diferentes grupos têm diferentes cepas da mesma espécie de micróbios em seus intestinos.

Somos pesquisadores que estudam evolução microbiana e microbiomas. Nossos agentes de estudo recentemente publicado descobriram que os micróbios não apenas se diversificaram com seus primeiros hospedeiros humanos modernos enquanto viajavam pelo mundo, mas também seguiram a evolução humana restringindo-se à vida no intestino.

O microbioma intestinal desempenha um papel fundamental em muitas áreas da sua saúde.

 

Micróbios compartilham história evolutiva com humanos

Nós levantamos a hipótese de que, à medida que os humanos se espalharam pelo mundo e se diversificaram geneticamente, o mesmo aconteceu com as espécies microbianas em suas entranhas. Em outras palavras, os micróbios intestinais e seus hospedeiros humanos “codiversificaram” e evoluíram juntos – assim como os seres humanos se diversificaram para que as pessoas na Ásia pareçam diferentes das pessoas na Europa, seus microbiomas também.

Para avaliar isso, precisávamos emparelhar o genoma humano e os dados do microbioma de pessoas de todo o mundo. No entanto, os conjuntos de dados que forneceram os dados do microbioma e as informações do genoma para os indivíduos eram limitados quando iniciamos este estudo. A maioria dos dados disponíveis publicamente era da América do Norte e da Europa Ocidental, e precisávamos de dados que fossem mais representativos das populações de todo o mundo.

Assim, nossa equipe de pesquisa usou dados existentes de Camarões, Coreia do Sul e Reino Unido, além de recrutar mães e seus filhos pequenos no Gabão, Vietnã e Alemanha. Coletamos amostras de saliva dos adultos para verificar seu genótipo, ou características genéticas, e amostras fecais para sequenciar os genomas de seus micróbios intestinais.

Para nossa análise, usamos dados de 839 adultos e 386 crianças. Para avaliar as histórias evolutivas de humanos e micróbios intestinais, criamos árvores filogenéticas para cada pessoa e também para 59 cepas das espécies microbianas mais comumente compartilhadas.


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Quando comparamos as árvores humanas com as árvores microbianas, descobrimos um gradiente de quão bem elas combinavam. Algumas árvores bacterianas não combinavam com as árvores humanas, enquanto algumas combinavam muito bem, indicando que essas espécies se diversificaram com os humanos. Algumas espécies microbianas, de fato, acompanham a jornada evolutiva por mais de centenas de milhares de anos.

cortar micos2 0 17 Essas duas árvores filogenéticas de participantes humanos (esquerda) e uma espécie bacteriana (direita) combinam muito, indicando que provavelmente se diversificaram ao longo da evolução. Reimpresso com permissão de Suzuki et al., Science Volume 377, abm7759 (2022), CC BY-NC-ND

Também descobrimos que os micróbios que evoluíram em conjunto com as pessoas têm um conjunto único de genes e características em comparação com os micróbios que não se diversificaram com as pessoas. Os micróbios que se associaram aos humanos têm genomas menores e maior sensibilidade ao oxigênio e à temperatura, principalmente incapazes de tolerar condições abaixo da temperatura do corpo humano.

Em contraste, os micróbios intestinais com laços mais fracos com a evolução humana têm traços e genes característicos de bactérias de vida livre no ambiente externo. Essa descoberta sugere que os micróbios codiversificados são muito dependentes das condições ambientais do corpo humano e devem ser transmitidos rapidamente de uma pessoa para outra, seja transmitido de geração em geração ou entre pessoas que vivem nas mesmas comunidades.

Confirmando esse modo de transmissão, descobrimos que mães e filhos tinham as mesmas cepas de micróbios em seus intestinos. Os micróbios que não foram codiversificados, em contraste, eram mais propensos a sobreviver bem fora do corpo e podem ser transmitidos mais amplamente através da água e do solo.

Micróbios intestinais e medicina personalizada

Nossa descoberta de que os micróbios intestinais evoluíram junto com seus hospedeiros humanos oferece outra maneira de ver o microbioma intestinal humano. Os micróbios intestinais passaram entre as pessoas ao longo de centenas a milhares de gerações, de modo que à medida que os humanos mudaram, seus micróbios intestinais também. Como resultado, alguns micróbios intestinais se comportam como se fossem parte do genoma humano: são pacotes de genes que são passados ​​entre gerações e compartilhados por indivíduos relacionados.

Medicina personalizada e os testes genéticos estão começando a tornar os tratamentos mais específicos e eficazes para o indivíduo. Saber quais micróbios tiveram parcerias de longo prazo com as pessoas pode ajudar os pesquisadores a desenvolver tratamentos baseados em microbiomas específicos para cada população. Os médicos já estão usando probióticos de origem local derivados dos micróbios intestinais de membros da comunidade para tratar a desnutrição.

Nossas descobertas também ajudam os cientistas a entender melhor como os micróbios fazem a transição ecológica e evolutiva de “vida livre” no ambiente para dependentes das condições do intestino humano. Micróbios codiversificados têm traços e genes uma reminiscência de simbiontes bacterianos que vivem dentro de hospedeiros de insetos. Essas características compartilhadas sugerem que outros hospedeiros animais também podem ter micróbios intestinais que se diversificaram com eles ao longo da evolução.

Prestar atenção especial aos micróbios que compartilham a história evolutiva humana pode ajudar a melhorar a compreensão do papel que desempenham no bem-estar humano.

Sobre os Autores

Taichi A. Suzuki, Associado de Pesquisa de Pós-Doutorado em Ciência do Microbioma, Instituto Max Planck de Biologia e Ruth Ley, Diretor do Departamento de Ciência do Microbioma, Instituto Max Planck de Biologia

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.


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