古人群如何與發(fā)酵微生物協(xié)同演化

齊芳

2024年09月27日08:04 | 來源：光明日報

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盡管17世紀微生物才被發(fā)現(xiàn)，但人類很早就能使用微生物制作發(fā)酵食品了，而發(fā)酵奶制品很可能是最早出現(xiàn)的發(fā)酵食品。我國科學(xué)家對新疆小河墓地出土的距今約3500年的3粒“現(xiàn)存最古老奶酪”，進行了系統(tǒng)性古微生物基因組研究，厘清了新疆塔里木盆地古人群的生活方式、技術(shù)文化的交流和發(fā)展，也探討了微生物與人群協(xié)同演化、互利共生的分子機制。論文于25日在國際學(xué)術(shù)期刊《細胞》上在線發(fā)表。

這項國際首個古代奶制品遺存宏基因組研究，由中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究團隊聯(lián)合中國科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院楊益民教授，以及新疆文物考古研究所、新疆大學(xué)、國家文物局考古研究中心、北京大學(xué)第三醫(yī)院等單位合作完成。

新疆小河墓地出土的奶酪樣本是迄今發(fā)現(xiàn)最早的奶酪制品，且在此前通過古蛋白質(zhì)組學(xué)被鑒定為開菲爾奶酪，其源自開菲爾酸奶，由開菲爾粒（類似酒曲）在奶中發(fā)酵而成。付巧妹說：“我們歷經(jīng)11年探索和研究，自主設(shè)計乳酸菌全基因組位點探針，將奶酪樣品中的乳酸菌DNA從0.43%~0.55%富集提升至64%~80%，才使得第一例古代全基因組研究成為可能。”

研究發(fā)現(xiàn)，樣本中的開菲爾乳酸菌基因組的形成不同于歐洲菌株的分支�！澳讨破钒l(fā)酵技術(shù)的傳播在很大程度上伴隨著人類的遷徙和互動�！闭撐墓餐谝蛔髡�、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所副研究員劉逸宸說，開菲爾乳酸菌支系的分化，很可能是其共同祖先最初被馴化后在不同人群的傳播所致。付巧妹說：“這意味著不同古人群在應(yīng)用和馴化發(fā)酵微生物過程中，發(fā)生了不同路線的遷徙與交流�！�

研究團隊還將古老奶酪中開菲爾乳酸菌基因組與現(xiàn)代開菲爾乳酸菌基因組進行了對比，發(fā)現(xiàn)了一些功能性的改變。“我們認為，這些改變除了菌株本身的適應(yīng)性演化外，也是人類長時間對微生物具偏好性馴化的結(jié)果�！备肚擅谜f。

微生物與人類的相互作用貫穿了人類數(shù)百萬年的演化歷史，數(shù)以億計的微生物與人類共生，參與人類體內(nèi)營養(yǎng)的合成與毒素的分解，在人類健康及其與環(huán)境的高度互動中扮演了重要角色。有評論認為，這項研究通過前所未有的古分子證據(jù)，揭開過去人群對微生物的應(yīng)用馴化和傳播交流歷史，從分子機制層面厘清相關(guān)菌株的引入、傳播和演變歷程，為深入理解相關(guān)人群技術(shù)文化的交流和發(fā)展，與環(huán)境高度動態(tài)的相互作用提供了全新思路和獨特維度。