Mikrobioma usus juga dapat berperan dalam pengobatan yang dipersonalisasi. nopparit/iStock melalui Getty Images Plus
Ketika manusia pertama pindah dari Afrika, mereka membawa mikroba usus mereka. Ternyata, mikroba ini juga berevolusi bersama mereka.
Grafik mikrobioma usus manusia terdiri dari ratusan hingga ribuan spesies bakteri dan archaea. Dalam spesies mikroba tertentu, galur yang berbeda membawa gen berbeda yang dapat mempengaruhi kesehatan Anda dan penyakit yang rentan terhadap Anda.
Ada variasi diucapkan dalam komposisi mikroba dan keragaman mikrobioma usus antara orang-orang yang tinggal di berbagai negara di seluruh dunia. Meskipun para peneliti mulai memahami faktor-faktor apa yang mempengaruhi komposisi mikrobioma, seperti diet, masih ada pemahaman yang terbatas tentang mengapa kelompok yang berbeda memiliki strain yang berbeda dari spesies mikroba yang sama di dalam usus mereka.
Kami adalah peneliti yang mempelajari evolusi mikroba dan mikrobioma. Kami Penelitian baru-baru ini diterbitkan menemukan bahwa mikroba tidak hanya melakukan diversifikasi dengan inang manusia modern awal mereka saat mereka melakukan perjalanan di seluruh dunia, mereka mengikuti evolusi manusia dengan membatasi diri untuk hidup di usus.
Mikrobioma usus memainkan peran kunci dalam banyak bidang kesehatan Anda.
Mikroba berbagi sejarah evolusi dengan manusia
Kami berhipotesis bahwa ketika manusia menyebar ke seluruh dunia dan terdiversifikasi secara genetik, begitu pula spesies mikroba dalam usus mereka. Dengan kata lain, mikroba usus dan inang manusia mereka “berkodiversifikasi” dan berevolusi bersama – sama seperti manusia yang terdiversifikasi sehingga orang-orang di Asia terlihat berbeda dari orang-orang di Eropa, begitu pula mikrobioma mereka.
Untuk menilai ini, kami perlu memasangkan data genom manusia dan mikrobioma dari orang-orang di seluruh dunia. Namun, kumpulan data yang menyediakan data mikrobioma dan informasi genom untuk individu terbatas ketika kami memulai penelitian ini. Sebagian besar data yang tersedia untuk umum berasal dari Amerika Utara dan Eropa Barat, dan kami membutuhkan data yang lebih mewakili populasi di seluruh dunia.
Jadi tim peneliti kami menggunakan data yang ada dari Kamerun, Korea Selatan, dan Inggris, dan juga merekrut ibu dan anak kecil mereka di Gabon, Vietnam, dan Jerman. Kami mengumpulkan sampel air liur dari orang dewasa untuk memastikan genotipe mereka, atau karakteristik genetik, dan sampel tinja untuk mengurutkan genom mikroba usus mereka.
Untuk analisis kami, kami menggunakan data dari 839 orang dewasa dan 386 anak-anak. Untuk menilai sejarah evolusi manusia dan mikroba usus, kami menciptakan pohon filogenetik untuk setiap orang dan juga untuk 59 galur spesies mikroba yang paling umum digunakan bersama.
Ketika kami membandingkan pohon manusia dengan pohon mikroba, kami menemukan gradien seberapa cocok mereka. Beberapa pohon bakteri tidak cocok dengan pohon manusia sama sekali, sementara beberapa sangat cocok, menunjukkan bahwa spesies ini melakukan kodiversifikasi dengan manusia. Beberapa spesies mikroba, pada kenyataannya, telah mengikuti perjalanan evolusioner selama lebih dari ratusan ribu tahun.
Kedua pohon filogenetik peserta manusia (kiri) dan satu spesies bakteri (kanan) ini sangat cocok, menunjukkan bahwa mereka kemungkinan besar terdiversifikasi bersama selama evolusi. Dicetak ulang dengan izin dari Suzuki et al., Science Volume 377, abm7759 (2022), CC BY-NC-ND
Kami juga menemukan bahwa mikroba yang berevolusi bersama-sama dengan manusia memiliki serangkaian gen dan sifat yang unik dibandingkan dengan mikroba yang tidak terdiversifikasi dengan manusia. Mikroba yang bermitra dengan manusia memiliki genom yang lebih kecil dan sensitivitas oksigen dan suhu yang lebih besar, sebagian besar tidak dapat mentolerir kondisi di bawah suhu tubuh manusia.
Sebaliknya, mikroba usus dengan ikatan yang lebih lemah dengan evolusi manusia memiliki sifat dan karakteristik gen dari bakteri yang hidup bebas di lingkungan eksternal. Temuan ini menunjukkan bahwa mikroba yang terkodiversifikasi sangat bergantung pada kondisi lingkungan tubuh manusia dan harus ditularkan dengan cepat dari satu orang ke orang berikutnya, baik diturunkan secara turun-temurun atau antara orang-orang yang tinggal di komunitas yang sama.
Mengkonfirmasi cara penularan ini, kami menemukan bahwa ibu dan anak-anak mereka memiliki jenis mikroba yang sama di dalam usus mereka. Mikroba yang tidak terdiversifikasi, sebaliknya, lebih mungkin bertahan hidup dengan baik di luar tubuh dan dapat ditularkan lebih luas melalui air dan tanah.
Mikroba usus dan obat-obatan yang dipersonalisasi
Penemuan kami bahwa mikroba usus berevolusi bersama dengan inang manusia mereka menawarkan cara lain untuk melihat mikrobioma usus manusia. Mikroba usus telah berpindah antar manusia selama ratusan hingga ribuan generasi, sehingga saat manusia berubah, begitu pula mikroba usus mereka. Akibatnya, beberapa mikroba usus berperilaku seolah-olah mereka adalah bagian dari genom manusia: Mereka adalah paket gen yang diturunkan antar generasi dan dibagikan oleh individu terkait.
Obat yang dipersonalisasi dan pengujian genetik mulai membuat perawatan lebih spesifik dan efektif untuk individu. Mengetahui mikroba mana yang memiliki kemitraan jangka panjang dengan manusia dapat membantu peneliti mengembangkan perawatan berbasis mikrobioma yang spesifik untuk setiap populasi. Dokter sudah menggunakan probiotik yang bersumber secara lokal berasal dari mikroba usus anggota masyarakat untuk mengobati malnutrisi.
Temuan kami juga membantu para ilmuwan lebih memahami bagaimana mikroba bertransisi secara ekologis dan evolusioner dari "hidup bebas" di lingkungan menjadi bergantung pada kondisi usus manusia. Mikroba yang terkodiversifikasi memiliki sifat dan gen mengingatkan pada simbion bakteri yang hidup di dalam inang serangga. Fitur bersama ini menunjukkan bahwa inang hewan lain mungkin juga memiliki mikroba usus yang terdiversifikasi dengan mereka selama evolusi.
Memberi perhatian khusus pada mikroba yang berbagi sejarah evolusi manusia dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang peran yang mereka mainkan dalam kesejahteraan manusia.
Tentang Penulis
Taichi A.Suzuki, Associate Research Postdoctoral dalam Ilmu Mikrobioma, Institut Biologi Max Planck dan Ruth Ley, Direktur, Departemen Ilmu Mikrobioma, Institut Biologi Max Planck
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Buku terkait:
Tubuh Menjaga Skor: Otak Pikiran dan Tubuh dalam Penyembuhan Trauma
oleh Bessel van der Kolk
Buku ini mengeksplorasi hubungan antara trauma dan kesehatan fisik dan mental, menawarkan wawasan dan strategi untuk penyembuhan dan pemulihan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Napas: Ilmu Baru Seni yang Hilang
oleh James Nestor
Buku ini mengeksplorasi ilmu dan praktik pernapasan, menawarkan wawasan dan teknik untuk meningkatkan kesehatan fisik dan mental.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Paradoks Tumbuhan: Bahaya Tersembunyi dalam Makanan "Sehat" yang Menyebabkan Penyakit dan Kenaikan Berat Badan
oleh Steven R. Gundry
Buku ini mengeksplorasi hubungan antara diet, kesehatan, dan penyakit, menawarkan wawasan dan strategi untuk meningkatkan kesehatan dan kebugaran secara keseluruhan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Kode Imunitas: Paradigma Baru untuk Kesehatan Sejati dan Anti Penuaan Radikal
oleh Joel Greene
Buku ini menawarkan perspektif baru tentang kesehatan dan kekebalan, berdasarkan prinsip-prinsip epigenetik dan menawarkan wawasan dan strategi untuk mengoptimalkan kesehatan dan penuaan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Panduan Puasa Lengkap: Sembuhkan Tubuh Anda Melalui Puasa Intermiten, Hari Alternatif, dan Perpanjangan
oleh Dr. Jason Fung dan Jimmy Moore
Buku ini mengeksplorasi ilmu dan praktik puasa yang menawarkan wawasan dan strategi untuk meningkatkan kesehatan dan kebugaran secara keseluruhan.
