土著居民的微生物群有所不同——这重要吗？

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

微生物群再次成为新闻热点。上周，奥巴马政府宣布一项旨在刺激微生物生态系统研究的重大新资助计划，引发了大量媒体报道。为研究提供更多资金固然很好，但我对定向支出可能扭曲科学进步的方式有些担忧（例如，通常用于科学的 5 亿美元也可能得到非常好的利用）。

但要掌握肠道微生物群很困难。基本上所有事物都会影响它或受其影响。有些事情是显而易见的，例如饮食或抗生素的使用，或者你上次排便的时间，但另一些则不太明显，例如一天中的时间、背景遗传学、大脑中的自身免疫性疾病和传染病。许多研究报告了不同患者群体之间的差异，但要梳理出哪些差异实际上是有意义的，或者因果箭头指向哪个方向则更加困难（例如，多发性硬化症是否会导致微生物群的变化，或者不同的微生物群是否会导致多发性硬化症，或者是否存在某些未知因素既改变了微生物群又改变了多发性硬化症的患病率？）

这种不确定性很大程度上源于基本数据的缺乏。两个健康人之间微生物群的差异可能非常大，以至于健康人和不健康人之间潜在的差异可能会在噪音中丢失。几年前 - 有充分的证据表明，一种特定的微生物与健康的肠道菌群密切相关，直到发现一个完全缺乏该微生物（且没有明显的副作用）的人群。该人群是坦桑尼亚的哈扎人，他们是狩猎采集者，他们的肠道与之前研究的（主要是）美国人和西欧人的肠道截然不同。

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但知道它们不同并不能真正帮助我们理解它们为什么不同。是因为他们的饮食不同，是他们的生活方式，还是仅仅因为他们位于不同的洲？今年早些时候发表的一项研究试图让我们更接近答案

共存的俾格米巴卡人和班图人的肠道微生物群反映了传统生存模式的梯度

这项研究分析了两个不同人群的肠道微生物群——这两个人群都是非洲中部同一地区的土著居民，但其中一个群体（班图人）是农业社会，饮食习惯被作者称为“类西方”饮食（尽管我隐约觉得我不会认出太多美食），而巴卡人是雨林狩猎采集者。

我认为最重要的（或至少最容易获得的）分析位在图 3 中，作者在其中查看了这两组土著居民和美国队列之间的“UniFrac 距离”。这种度量是将数千种微生物物种的复杂数据分解为单一度量的一种方法。未加权的 UniFrac 仅关注存在哪些物种，而加权度量还会考虑每种细菌有多少。

当然，所有人群之间都存在差异，但令人震惊的是人群内部也存在多少变异（虚线以下的条形图是组内比较）。查看相同数据的另一种方法是执行主成分分析，这再次是一种对复杂性进行数学排序的方法 - 您可以观看该视频以了解它是如何完成的，但简短的版本是我们可以剥离出解释大部分变异的变量。

在这里，每个点都是一个人的微生物群样本，轴代表那些主成分。您可以看到，当我们不考虑每种物种的数量时，这两个土著人群几乎相同，尽管一些班图人看起来更像美国人。这可能是由于地理位置，或者是因为土著居民的饮食比我们想象的更相似，或者可能是因为他们感染疟疾的比率相似。谁知道呢？当他们确实考虑丰度时，人群会稍微分裂得更厉害，但在这里似乎是巴卡人看起来更像美国人（至少沿着 PC1，据推测它解释了他们测量的大部分变异）。

与美国人群相比，这两个土著人群都具有明显更多样化的微生物组成，之前的一些研究表明，较低的微生物多样性与不良的健康结果有关，但我不确定我们能从中读出多少信息。这些群体在队列内部和队列之间都如此多样化，我怀疑这里看到的变异能否告诉我们太多信息。我希望看到与非洲更西化或城市化的人口进行比较，而不是与美国人进行比较，但我不确定即使那样是否有启发意义。

研究人员可能会耗尽奥巴马政府分配的 5 亿美元，只是为了在不同的地点、不同的时间和不同的健康状况下对不同的人群进行抽样调查，我们可能仍然无法掌握我们肠道生态系统的惊人复杂性。但我们将继续朝着更细致的方向努力，并希望有一天我们能够好好利用这种理解。