微生物学：ゲノム規模の一掃がヒト腸マイクロバイオームにおいて生態学的単位を作り出す

ヒト腸マイクロバイオームは、宿主要因および環境要因に由来する多様な選択圧によって形作られており、健康と疾患に大きな影響を及ぼす。微生物系統がさまざまな健康状態と関連することは異なる分類学的レベルで示されているが、共通する適応機構が、微生物系統を生態学的に分化した集団へどの程度振り分けるのかは、ほとんど解明されていない。今回我々は、ゲノム規模の選択的一掃が、マイクロバイオーム中の細菌集団を分化させる広く見られる機構であることを示す。この機構は、地理的および民族的に多様なヒト集団にわたって起こる、世界のさまざまなエピデミック（大流行）に似た集団構造をもたらす。このような一掃は、ある適応によって1つのクローンがニッチ内の他のクローンを打ち負かし、その後に再多様化することで生じ、これらは系統樹の長い枝上に近縁なゲノムのクラスターとして現れる。この構造は、ゲノムのクローン系譜を覆い隠す組換え事象を除外することで明らかになる。実際、我々は、25の細菌科にまたがる少なくとも66のタクソンにおいて、幅広い組換え率の下でゲノム規模の一掃が生じることを示す。推定された分岐年代から、一掃クラスターが数十年以内に世界的に広がり得ること、そして、この過程が人類史を通じて起こってきたことが示唆された。一掃クラスターは、その生態学的分化の指標として、年齢、大腸がん、炎症性腸疾患、2型糖尿病など、さまざまな宿主条件と関連していた。我々の結果は、異なる関連性を持ち、安定的に受け継がれる株が観察されることに対する進化機構を明らかにし、微生物集団間の適応を解析するための理論的基盤を提供する。

目次へ戻る