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发布日期：2024-10-26 作者：开云
打开淘宝，搜刮“开菲尔菌种”，白色菜花状颗粒的图片就会马上跳出来。人们花上几十块钱，就可以用它便宜酸奶、发酵豆乳、奶酪等。而这类建造乳成品的方式，早在4000年前，糊口在楼兰小河坟场的前人就已把握了。
发酵奶成品极可能是最早呈现的发酵食物，虽然人类食用发酵奶成品的汗青很是悠长，但今朝关在人类汗青上对发酵微生物的利用和手艺交换汗青，和发酵微生物自己的演变进程，特殊是发酵微生物在长时候驯化前提下功能性基因的演化知之甚少。
曩昔11年，中国科学院古脊椎动物与前人类研究所研究员付巧妹团队结合中国科学院年夜学人文学院传授杨益平易近、新疆文物考古研究所等单元，针对小河坟场出土的世界上最早的奶酪，进行了国际首个古代奶成品遗存宏基因组研究，用全新的古份子证据揭开了前人群对微生物的利用驯化和传布交换汗青。
9月25日，这项研究功效在线颁发在《细胞》，并被选为重点保举论文。
更新开菲尔乳酸菌传布汗青
2003年，新疆小河坟场出土了一具约4000年前保留相当完全的女干尸，她因混血的美貌征服了考古学家们，被称为“小河公主”。
2010年后，考古学家在“小河公主”的颈部和胸部发现了一些漫衍的淡黄色块状物，还腰侧随葬草篓中年夜量颗粒状物资。
颠末近4年的研究，杨益平易近团队与德国马普学会份子细胞生物学与遗传学研究所合作发现，这些块状物和颗粒状物资具由分歧的卵白质构成，颗粒状物资的卵白构成接近全奶；而块状物的乳清卵白含量较低，以酪卵白为主，证实是奶酪。那时，科研人员还揭开了这类奶酪的建造工艺细节，它是由开菲尔（kefir）乳酸菌发酵出产的。
新疆小河坟场出土的木乃伊样本（被称为“小河公主”，奶酪样本即环绕在其脖子四周）。新疆维吾尔自治区考古研究所李文瑛供图
新疆小河坟场出土、编号为M25的青铜时期奶酪样本。杨益平易近供图
这几块世界上最早的奶酪什物（3600年前）吸引了很多人的存眷，此中就包罗付巧妹。
“奶酪的保留很是坚苦，这些什物得益在小河坟场怪异的干燥前提。”在是，付巧妹有了一个斗胆的料想，这款奶酪中或许还存有开菲尔乳酸菌的古DNA。但是，此前从未有科学家提取过这类古开云体育appDNA。
为了获得数据，付巧妹自立设计了专门针对乳酸菌的全基因组位点探针，恰是操纵这个东西，将开菲尔奶酪样品中的乳酸菌DNA从0.43~0.55%的富集一点一点晋升至64~80%，使第一例古代奶成品全基因组研究成了可能。终究，付巧妹团队从距今约3500年的3例古老奶酪样本中，提掏出了26x高质量的古代开菲尔乳酸菌基因组。
奶成品发酵手艺的传布在很年夜水平上陪伴着人类的迁移和互动，这一进程鞭策了在发酵感化中阐扬主要感化的乳酸菌演变。
按照现代开菲尔乳酸菌基因组研究发现，开菲尔乳酸菌有两个主要支系，一个支系首要包罗来自欧洲（德国）、亚洲沿海和岛屿地域（广东、中国台湾岛和日本、新加坡）的菌株，这个支系合适从高加索分散到欧洲和亚洲和东南亚沿海地域的分散线路；另外一个支系首要包罗散布在东亚内陆地域（包罗西藏）的菌株。此前，科学家猜测，西藏支系多是自力存在的。
但在这项研究中，付巧妹在对新疆古代开菲尔乳酸菌的系统发育阐发中发现，新疆塔里木盆地前人群用在发酵开菲尔酸奶的菌株跟西藏的菌株更近，且处在这一支系演变的基部位置。
“这也意味着，存在着另外一条经由过程手艺文化交换将开菲尔酸奶建造工艺重新疆地域传布至东亚内陆的传布线路。”付巧妹说，开菲尔乳酸菌两个支系的分化极可能就是其配合先人最初被驯化后在分歧人群的传布所致使的，代表分歧前人群在利用和驯化发酵微生物进程中产生了分歧线路的迁移与交换。
前人群与乳酸菌协同演变
前人群经由过程食用发酵奶成品摄取年夜量发酵微生物，而这些有益的共生微生物陪伴着情况压力、人类勾当、手艺文化的变迁，和经由过程长时候与人类体内其他肠道微生物群落的彼此感化，它们自己的基因组也产生了响应的演化，开菲尔乳酸菌的演变亦是如斯。
普遍的程度基因转移是乳酸菌顺应性演变的首要机制之一，此次研究团队经由过程青铜时期和现代开菲尔乳酸菌基因组的比力阐发，找到了5个新的基因片断，它们代表了分歧的功能。
比拟在青铜时期的开菲尔乳酸菌，现代开菲尔乳酸菌的菌株中呈现了可能介入到耐药机制的基因簇。付巧妹认为，这是开菲尔乳酸菌在演变进程中对情况压力的顺应。
现代开菲尔乳酸菌还呈现了与细菌本身免疫相干的R-M系统和toxin-antitoxin系统等基因簇。她注释，这些基因簇能匹敌外源DNA入侵，从而保持基因组的不变性，这也代表了开菲尔乳酸菌防御机制的加强。
成心思的是，比拟在新疆地域青铜时期的开菲尔乳酸菌而言，西藏地域的现代开菲尔乳酸菌菌株中呈现了两个与减轻肠道炎症反映相干的程度转移的基因簇，这些基因簇不但有益在乳杆菌在人类肠道中保存，并且还能增进肠道功能。
微生物与人类的彼此感化贯串了人类数百万年的演变汗青，数以亿计的的微生物与人类共生，介入到人类体内营养的合成与毒素的分化，在人类健康和其与情况的高度互动中饰演了主要脚色。
“开菲尔乳酸菌如许长时候被人类操纵的菌株，其基因组演变除菌株自己的顺应性演变外，人类长时候的利用和驯化极可能也影响了开菲尔乳酸菌的演变。”付巧妹说。
对这项从份子机制层面厘清相干菌株的引入、传布和演化过程的研究，国际专家评价：“这一首例来自考古样本的共生微生物基因组意义重年夜，为欧亚草原中部人群的迁移交换与微生物驯化汗青带来新熟悉。”
付巧妹在古脊椎所古DNA超净室中对奶酪样本进行尝试。古脊椎所供图
相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.08.008
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