1985 年,澳大利亞微生物學家巴里·馬歇爾吞下了一整盤培養皿的幽門螺桿菌,向世界證明,這種細菌是導致胃潰瘍的主要原因,而不是壓力和辛辣食物。二十年後,他的魯莽行為獲得了諾貝爾生理學或醫學獎,他與同事 J. 羅賓·沃倫分享了該獎項。
根據本週《自然》雜誌發表的一項新研究,令人奇怪的是,人們花費了這麼長時間才確定幽門螺桿菌是腹痛、噁心和出血性嘔吐的根源。根據這項新研究,這種病原體已經感染人類超過 6 萬年,並且在這段時間內的基因轉化與人類的基因轉化非常相似,使其成為人類遷徙和多樣化的合理模型。
西澳大利亞大學高階首席研究員馬歇爾說:“就像一條麵包屑的蹤跡,我們幽門螺桿菌的 DNA 可以顯示我們出生的地方以及我們的祖先在過去 6 萬年中從哪裡遷徙而來。”(馬歇爾沒有參與《自然》雜誌的研究。)
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根據 2002 年發表在《新英格蘭醫學雜誌》上的一項研究,幽門螺桿菌感染了全球 50% 的人口。這種螺旋狀細菌是唯一已知可以在胃和十二指腸高酸性黏液層中存活的微生物,現在被認為是大多數胃潰瘍和胃炎(胃壁的刺激或炎症)的原因。它也是胃癌的危險因素。
目前的研究由劍橋大學人口遺傳學家弗朗索瓦·巴魯和柏林馬克斯·普朗克生物感染研究所的微生物學家馬克·阿赫特曼領導的一個國際科學家小組進行。據巴魯說,這項工作始於兩人決定將他們關於人類種群和病原體的資料集結合起來,以確定“幽門螺桿菌何時首次感染人類,以及(如果這可以)闡明解剖學意義上的現代人類何時以及如何殖民世界。”
人類種群按地理區域劃分,從被認為是人類文明搖籃的東非遷出,進入西歐、東亞和南部非洲。使用的幽門螺桿菌菌株也類似地分為地理區域:一組用於歐洲,兩組用於亞洲,三組用於非洲。在比較 DNA 序列模式時,研究人員注意到資料集之間存在一些相似之處:在繪製人類遺傳變異與微生物的遺傳變異時,研究人員發現,一個區域內 73% 的 DNA 差異可以用同一人群中幽門螺桿菌的差異來解釋。此外,該團隊發現,隨著幽門螺桿菌種群從東非向外遷移,它們變得更加孤立,種群內的遺傳差異較小,但與東非種群相比則差異較大,這一發現也適用於人類 DNA。
經過進一步分析,研究人員能夠估計出該病原體起源於東非,而不是之前推測的中國和南部非洲,時間大約在 54,500 至 61,500 年前。巴魯領導的先前一項關於人類定居點的研究估計,人類從同一地點出現的時間大約在 51,500 至 61,500 年前。
此外,該團隊還專注於歐洲的微觀世界。他們透過指出該病原體在歐洲大陸的種群變化模式表明來自不同地理來源的混合,從而證明該病原體也是一個可行的當地模型。這一發現得到了關於人類遷徙的文獻的支援,該文獻認為,新石器時代的農民從北非和中亞遷入歐洲。
馬歇爾說,分子流行病學——“研究不同種族細菌之間的統計關係”——標誌著在研究人類遷徙方面的一個進步,因為它避免了研究古代人類 DNA 的弊端,而古代人類 DNA 如果超過幾千年就會退化。“目前,這一切都相當新穎,而且‘時鐘’還沒有經過非常精確的校準,”他說,“但這確實是一個令人興奮且富有成效的新研究領域。”
聖路易斯華盛頓大學的微生物學家道格拉斯·伯格雖然對這項新研究印象深刻,但警告說:“在他們的‘微生物人類學’領域,很難獲得關鍵的測試和嚴格的證據,一些科學家會認為作者有點誇大其詞。”
巴魯說,當前論文的 16 位作者中的每一位都可能對如何使用這種新模型有不同的想法。就他而言,他說研究幽門螺桿菌可能會讓科學家繞過某些民族群體(特別是美洲原住民和澳大利亞原住民)對其研究的不信任,因為這些群體可能不願意提供血液或唾液樣本。“這些人可能更願意分析他們的病原體,”他指出。“未來對幽門螺桿菌的研究可能會(然後)闡明澳大利亞和美洲的殖民化。”