遺傳在我們出生前，就做了許多重大決定。包含我們的高矮胖瘦，或是將來罹患各種疾病的機率。而來自康乃爾團隊的研究成果更顯示，原來連腸道中的微生物相，都有幾分天註定。
腸道中微生物的組成，與來自父母的遺傳分子，影響了人體的健康。細菌在人出生時從外在環境中進入我們的腸道，它們作為一種環境因子（Environmental factor），與我們的遺傳訊息共同形塑了人體的代謝機能，因此我們腸道中的這些房客能夠間接地影響了人類宿主的健康與疾病的形成，2013 年一篇發表在《Nature》的研究便闡述了第二型糖尿病患（Type II DM）中的腸道微生物組成表現 [Ref 1.]。
過去，遺傳與腸道菌叢組成的關聯和交互作用則尚未被了解。曾有報導指出人類遺傳的變異（Variation）影響了免疫系統或黏液屏障 [Ref 2.]，會改變腸道微生物的組成。直到去年 11 月由美國康乃爾大學 Ruth Ley 副教授領導的研究團隊發表於《Cell》的「Human Genetics Shape the Gut Microbiome」之成果，我們才更加肯定地認為腸道微生物相（Gut microbiome）是可遺傳的。
這項研究透過 TwinsUK 雙胞胎登錄資料庫取得來自於 977 位受試者的 1081 個糞便樣本，其中包括 171 對同卵雙胞胎（Monozygosity），245 對異卵雙胞胎（Dizygosity），1 對未知（Unknown zygosity）以及 143 個雙胞胎其中 1 人。接著第一作者 J.K. Goodrich 憑藉著現在熱門的次世代定序技術（Next generation sequencing, NGS）進行 16s rRNA 定序，快速得到大量的定序結果（共 78,983,079 組序列，平均每個樣本有 73023+889 組），並比對 Greengenes 資料庫，鑑定出 9646 個菌種類別（Taxon）且加以繪製出親緣樹（Phylogeny tree），而菌種組成確實相當符合西方人的腸道微生物相。
有趣的是在比較同卵和異卵雙胞胎腸道菌叢後，發現同卵雙胞胎的組成相似度較高，顯示遺傳相似度深深地影響了腸道微生物相的相似度，把這些菌種以可遺傳性（Heritability）高低來排序，還發現了 Christensenella minuta 這個菌種遺傳度最高，另外 C. minuta 竟與人的肥胖程度具有相關性，結果顯示 Christensenellaceae 這個屬的細菌在身體質量指數（Body mass index/BMI）低的人含量較高。將 Christensenella minuta 培養後移植到無菌鼠（Germ-free mice）腸道，也能使得老鼠體重增加速度減慢；若是轉移至有肥胖相關微生物相（obese-associated microbiome）的老鼠中，亦能減慢體重的增加。
近年來許多研究都指出我們腸道中的微生物與疾病相關，引發許多話題像是減肥菌、致胖菌等，而 Ruth Ley 團隊的研究重要性則是拋出了另一個新領域，人的腸道微生物相也是可遺傳的，基因可能早就決定了我們身上的微生物相，相較於 C. minuta 減肥的效果，發現菌種的可遺傳性才是這項研究真正的創新之處。作者也透露了他們接下來的計畫，「我們下一步將要辨識出是人類那些特定基因促使菌種的生長」Goodrich 說道。若真能得到這些基因的資訊，在不久的將來，我們便能解釋為何這些菌種可以被遺傳，也能更廣泛地將研究結果應用到醫藥產業，促進人類的健康與福祉！
腸道中微生物的組成，與來自父母的遺傳分子，影響了人體的健康；而遺傳與腸道菌叢組成的關聯和交互作用則尚未被了解。 圖片來源：https://tinyurl.com/y9b4jh25
參考資料：
- Karlsson, F. H., Tremaroli, V., Nookaew, I., Bergström, G., Behre, C. J., Fagerberg, B., … Bäckhed, F. (2013). Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature, 498(7452), 99-103. doi:10.1038/nature12198
- Bevins, C. L., & Salzman, N. H. (2011). The potter’s wheel: the host’s role in sculpting its microbiota. Cellular and Molecular Life Sciences, 68(22), 3675-3685. doi:10.1007/s00018-011-0830-3
- Gut Microbiome Heritability. (2014, November 6). Retrieved from https://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/41395/title/Gut-Microbiome-Heritability/
撰文| 京含
修訂| 林映希
