マイクロバイオーム：早産児において微生物相を組み立てる複数の界の生態学的な駆動要因
Nature 591, 7851 doi: 10.1038/s41586-021-03241-8
早産児の腸では予測通りに微生物相が発達し、出生後に先駆的な種が腸に定着し、続いて微生物が順序に従って遷移する。腸の微生物相は、早産児の健康に非常に重要であるが、これらの予測可能なマイクロバイオーム組み立て動態を形作る推進力は分かっていない。環境、宿主、微生物間の相互作用の全てが微生物相の動態を形作る可能性があるが、このような複雑な生態系では、個々の要因のいずれにおいても特異的な役割を特定することは困難である。今回我々は、複数の界の絶対個体数の定量化、生態学的モデル化、実験的検証を用いてこの難題に取り組んだ。我々は、早産児178人からなる縦断的コホートにおいて、細菌、菌類、アーキアの絶対個体数動態を定量化した。その結果、微生物の大増殖事象と絶滅事象が複数明らかになり、乳児の腸における細菌量と菌類量の間に逆相関があることが分かった。さらに我々は、予測可能な組み立て動態が、特定の微生物の間の方向性を持った状況依存的な相互作用によって引き起こされる可能性があることを計算で推定し、in vitroおよびin vivoで実験的に実証した。巨視的な生態系の動態と同様に、このマイクロバイオームに後から加わったクレブシエラ属（Klebsiella）細菌は、先駆的な微生物であるブドウ球菌属（Staphylococcus）の細菌を利用して腸内に定着する。特に、異なる界の間の相互作用は組み立てに影響を及ぼすことがあり、カンジダ属の単一の菌類種Candida albicansが腸内細菌の複数の優勢な属を抑制することが分かった。我々の研究は、宿主に関連する微生物相の形成における単純な微生物–微生物相互作用の重要性を明らかにしたものであり、これは微生物相の生態学を理解する上でも、微生物相を標的とする介入を行う上でも重要である。
