进化

微生物生态学进化研究论文

Nature Reviews Microbiology发表的综述文章，回顾了自然选择如何影响肠道菌在宿主（重点是小鼠和人类）内进化的最新研究成果，发现健康宿主的微生物群并非一成不变，相反，每个肠道定殖物种的基因组都可能是高度动态的，而这种动态性似乎与微生物群的物种多样性有关。通过遗传学和生物信息学工具以及对时间序列数据的分析，可以量化肠道生态系统中新出现的突变和水平转移事件的选择强度。未来需要了解宿主内部微生物群进化的规则，以更有效地开发微生物群疗法，帮助维持或恢复宿主健康。

进化肠道菌

噬菌体

粘膜表面的适应性进化，增加了噬菌体对粘膜的亲和性

肠道噬菌体可调节肠道菌并与肠道细菌群体共同进化。PNAS近期发表的研究，利用肠道芯片，评估了噬菌体是否有能力直接适应哺乳动物肠道进化。通过对噬菌体、细菌和类似肠道的粘膜（利用肠道芯片）进行共培养发现，噬菌体的进化是由新的突变和重组驱动的。这促成了一种独特的噬菌体外壳突变，使噬菌体在粘液层中的持久性得到加强。本研究结果提示，噬菌体和肠道粘膜之间存在潜在的共同进化机制。

噬菌体进化肠道黏膜肠道芯片

生态学

iMeta：宁康等综述用于蛋白质结构预测的宏基因组定量分析

华中科大宁康团队近期在iMeta发表综述文章。在本研究中，作者专注于定量的分析宏基因组数据中蕴含的菌群生态和进化模式，解码这些模式与蛋白质结构的复杂关系，并研究如何有效地利用这些模式来提高蛋白质结构预测的效率和准确性。作者从生态和进化模式角度出发，解码了宏基因组数据与蛋白质结构的复杂关系，并在宏基因组数据中发现了可用于高效补充蛋白质同源序列的靶向方法。本研究在有效利用宏基因组数据搜索同源序列并预测蛋白质结构方面具有指导意义。

生态学进化宏基因组数据靶向方法蛋白质3D结构建模

菌群-宿主互作

Nature子刊：微生物组扩展了宿主的进化潜力（观点）

微生物组是决定宿主表型的一个关键因素。Nature Communications发表的这篇观点文章，提出应将微生物组整合到数量遗传学模型中，以研究微生物组对宿主进化潜力的影响，并讨论了具体例子和研究方法。

菌群-宿主互作进化

宿主-菌群互作

糖基转移酶缺陷塑造肠道菌群，或为灵长类提供进化优势

编码某些糖基转移酶的基因可能处于较高的选择压力之下，这可能是由于宿主-微生物互作中合成的聚糖的参与。eLife近期发表的文章，发现α-1,3-半乳糖基转移酶（Ggta1）缺失导致小鼠肠道菌群结构的重塑，且降低了肠道细菌诱发的脓毒症的严重程度。提示灵长动物进化过程中，Ggta1基因功能的缺失可能通过塑造肠道菌群为机体提供了生存优势。

宿主-菌群互作进化 α-1,3-半乳糖基转移酶脓毒症研究论文

海洋

国内团队揭示海洋无脊椎动物RNA病毒的遗传多样性

2021年5月6日，国际重要学术期刊《中国科学：生命科学》（SCIENCE CHINA Life Sciences）在线发表了中国科学院上海巴斯德研究所崔杰研究组题为“Virome in Marine Ecosystems Reveal Remarkable Invertebrate RNA virus Diversity”的最新研究成果。结合基因组结构和统计学分析，该团队展示了丰富的海洋病毒遗传多样性和病毒基因组可塑性，揭示了不同海域间、不同宿主类别间可能存在的病毒传播现象。整体而言，该研究通过解析海洋无脊椎动物RNA病毒组，描绘病毒生态圈，为海洋RNA病毒的起源、进化、传播提供了重要见解。

海洋水生无脊椎动物 RNA病毒进化宿主共享

共生功能体

微生物驱动的共生功能体遗传变异（综述）

FEMS Microbiology Reviews发表的这篇综述，以肠道微生物组为主体，探讨了微生物在共生功能体（holobionts，由宿主及其微生物组组成）遗传变异中的驱动作用，认为从环境中获得新的微生物以及微生物之间的水平基因转移，是共生功能体中遗传变异和进化的主要模式。

共生功能体遗传变异进化

工业化

Science：让肠道菌群“返祖”一定有益健康吗？（观点）

工业化对人类的影响是深远的，肠道菌群的改变就是其中很重要的一个方面。很多研究显示，工业化带来的肠道菌群变化（如丧失了特定的微生物物种或功能），可能导致菌群与宿主之间的“不匹配”，从而促进了很多现代慢性疾病的发生发展。因此有观点认为，逆转工业化引起的菌群变化（让现代人的菌群恢复到祖先的状态）可能有益人类健康。但Science最新发表的一篇观点文章，从进化的角度对这一假设提出了不同看法，有兴趣的读者不妨仔细读读。

工业化肠道菌群进化

肠道菌群

人肠道菌群对抗生素治疗的生态和进化反应（综述）

抗生素治疗可对人肠道菌群的微生物生态和进化造成影响，FEMS Microbiology Reviews发表的综述对此进行了总结和讨论。

肠道菌群抗生素微生物生态学进化

代谢调控

Cell：吃不胖还是一吃就胖？一个被进化选择的miRNA可能是“开关”

欧洲人中常见的长单倍型2q21.3包含乳糖酶基因，使得人在成年后依然能耐受牛奶中的乳糖，但这无法完全解释为何这一位点也与代谢性疾病存在关联。Cell发表的一项最新研究表明，该位点包含一个控制能量稳态的关键miRNA，该miRNA的表达能促进能量储存、减少消耗，有助于让生物体在食物短缺的饥荒中生存下来，但在营养过剩的当代社会中却会导致肥胖、糖尿病等诸多代谢疾病。因此，靶向这一miRNA或是治疗代谢疾病的新方法。

代谢调控 miRNA 进化代谢疾病

肠道细菌演化

肠道细菌如何维持物种内遗传多样性？

人体肠道微生物的多样性是一个重要的健康指标，影响着肥胖、炎症性肠病等多种疾病及各种治疗方法的疗效，但如何保持它的多样性仍然是一个谜。研究表明，每个物种都有丰富的遗传多样性，某些被称为突变体的细菌细胞可以以高出正常情况下1000倍的突变率进行进化，从而产生前所未有的多样性爆发。但关于不同的进化机制——如突变、重组、迁移、遗传漂变和自然选择是如何塑造哺乳动物肠道细菌遗传多样性的，我们知之甚少。发表在PLoS Biology上的文章以大肠杆菌为研究对象，解析了哺乳动物肠道细菌种内突变率多态性出现和维持的分子和进化机制，为复杂生态系统多样性的形成提供了理论依据。

肠道细菌演化突变率多态性适应性进化全基因组测序

衰老

老年小鼠肠道中的大肠杆菌如何进化？

肠道微生物在衰老过程中起着重要作用。Current Biology最近的研究表明，大肠杆菌在老年小鼠和年轻小鼠中均发生进化。然而，在老年小鼠中，大肠杆菌新陈代谢的适应出现得更慢，并表现出明显的与压力相关的基因突变，即与毒性相关的基因iscR和lrhA。本研究结果提示，衰老或给哺乳动物肠道微生物进化施加了一个选择压力。

衰老肠道菌群大肠杆菌进化 Microbiome

动物肠道菌群

鸟类和蝙蝠肠道菌群结构类似，或与飞行适应相关

哺乳动物的饮食和宿主系统发育地位，驱动着肠道菌群变化，但这种驱动模式是否适用于所有的脊椎动物尚不清楚。mBio最近的研究中，纳入315种哺乳动物和491种鸟类，分析饮食、系统发育和生理对肠道菌群的作用，发现鸟类和能飞行的哺乳动物-蝙蝠的菌群组成相似性高，在不具备飞行能力的哺乳动物中，饮食和短期进化亲缘关系驱动着微生物组成变化，并且许多微生物物种是特定存在于一种哺乳动物的。但鸟类和飞行类哺乳动物-蝙蝠打破了这种模式，它们的许多微生物在不同宿主间共享，与饮食或宿主的亲缘关系几乎没有相关性。本研究结果提示，对飞行的适应性或破坏了宿主和微生物之间长期存在的共进化关系。

动物肠道菌群饮食进化飞行微生物组

噬菌体

肠道菌中的原噬菌体如何影响细菌-噬菌体的的协同进化？

环境因素，如食物或抗生素的使用，会改变肠道菌群的组成，但它们的总体影响仍然相对较低，而噬菌体可能是解释物种丰度随时间变化的重要因素。肠道细菌内藏有大量的原噬菌体或休眠病毒，这些病毒可进化为极具毒性的噬菌体突变体，可能导致重要的细菌死亡。这种现象是否会在哺乳动物的微生物群中发生尚不清楚。ISME Journal发表的一篇文章，研究了温和噬菌体在定殖了Roseburia intestinalis L1-82和大肠杆菌小鼠中的协同进化。结果表明，Roseburia intestinalis L1-82超毒性突变噬菌体Shimadzu侵入了这个简化的肠道生态系统，并溶解绝大多数易感细菌，且噬菌体介导的细菌死亡驱动了细菌噬菌体抗性的快速进化。本研究表明，原噬菌体并不总是处于休眠状态，且在微生物群组成的短期时间变化中发挥重要作用。

噬菌体罗斯拜瑞氏菌进化肠道菌群 Haitao Chen

植物微生物组互作

植物育种也要考虑益生菌是否开心

活跃在植物-土壤接触面上的微生物群落对于支持植物生长发育和植物健康起到了重要作用。植物和土壤微生物的互作可以追溯到植物从海洋首次登陆。了解这些互作的进化驱动力将成为调整微生物使其利于人类活动的关键。本文批判性地评估了近期对于自然和农田生态系统下的植物-微生物组互作的演化历史的相关研究。我们确定了这两种不同的场景和领域的鲜明特征和共性，需要进一步的研究。最后，研究者提出了将分子微生物学和作物基因组学相结合的策略将成为可预测地操纵植物与微生物群落相互作用以实现可持续作物生产的关键策略。

植物微生物组互作进化植物促生菌植物育种

宿主-菌群互作

从进化的视角看营养过剩与炎症性疾病（观点）

炎症性疾病在现代化社会中的发病快速增加，《mBio》近期发表的观点性文章，从进化的角度提出假说，特别强调了肠粘膜菌群的作用，以及禁食等对菌群的“重置”作用在健康中的意义，对于理解现代化、菌群失调与炎症性疾病的关联，有一定参考意义。

宿主-菌群互作 Dysbiosis fasting holobiont host-microbe homeostasis

肠道微生物组

哺乳动物与肠道菌群的共进化

尽管有大量研究证明哺乳动物多样性与肠道微生物群的关系，但缺乏对哪些微生物可能影响哺乳动物进化的深入了解。mBio发表的研究，通过比较不同哺乳动物肠道微生物群，评估了微生物群在哺乳动物进化中的潜在作用。导致哺乳动物多样性的生理进化过程伴随着其肠道微生物多样性的形成，并且可能导致对肠道细菌特定分支的过滤或选择。本研究从肠道微生物的角度对哺乳动物多样性的进化进行了探讨，加深了对生物进化的认识。

肠道微生物组生物信息学生态学进化系统发育

沙门氏菌

沙门氏菌如何在宿主内进化（综述）

沙门氏菌感染可导致腹泻，病症可轻微也可能危及生命。这种细菌病原体包括极其多样的致病变种，从宿主特异性到疾病程度存在很大差别。Trends in Microbiology近期发表综述，阐述了沙门氏菌在宿主内进化的机制，值得专业人士关注。

沙门氏菌进化 salmonella evolution Pathogenesis

哺乳动物

ME：哺乳动物肠道菌群的进化

这是Molecular Ecology[IF：6.086]发表的关于不同哺乳动物的肠道菌群的分化率的研究，很值得专业人士认真看看。

哺乳动物进化 evolutionary rates Microbiome molecular evolution

进化

BMCB：人体微生物组的进化（综述）

这是Rob Knight等人在BMC Biology[IF：6.779]发表的重要综述，系统性地总结了人类对自身和微生物组的进化过程的相关研究，横向对比了人类与其他灵长类动物、不同的脊椎动物之间的微生物的差别，提出了人类微生物组进化的可能进程。对关注进化和基因组学的人来说，这篇文章值得好好看看。

进化 Codiversification evolution Habitat filtering Microbiome

进化

Nature：超过6万代的大肠杆菌分子进化动态

这是近期Nature发表的一项马拉松式的研究的阶段性成果，Richard E Lenski等人从1988年开始培养大肠杆菌，研究微生物的进化规律，这项最新研究成果中，大肠杆菌已被培养到超过6万代。这篇文章值得关注，未来的进展也值得关注。

进化环境适应异位显性遗传相似性多态性

古生嗜热嗜酸菌

嗜热嗜酸菌的进化历史和适应机制

古生嗜热嗜酸菌进化环境酸化蛋白质编码基因生态适应性

选择

Microbiome：结合了宿主选择与菌群选择的菌群进化模型

这是利用计算机模型研究宿主和菌群共进化机制的研究，推荐专业人士阅读。

选择进化 Commensal and pathogen diversity Microbiome

多拷贝质粒

Nature子刊：细菌耐药性进化，多拷贝质粒的角色很重要

质粒在细菌进化中扮演了重要角色，可作为载体进行细菌之间的水平基因转移，多拷贝质粒在其中会如何促进细菌耐药性的进化呢？看看这篇文献。

多拷贝质粒细菌耐药性进化

进化

Science：人的确就是人和微生物的超级共生体？

① Moeller等人的研究清晰地表明，在过去1500万年间，肠道细菌与人科动物协同种化；② 研究者比较了人类、黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩粪便中拟杆菌科和双歧杆菌科特定株细菌的gyrB基因；③ 除了灵长类动物间非常稀有的共生转移，比较主要细菌谱系的gyrB基因的种系发生，揭示它们与类人猿种系发生基本相符；④ 肠道细菌并不是简单地从环境获取，而是在数百万年间与人科动物共进化，并塑造我们的免疫系统和发育。

进化进化谱系大猩猩倭黑猩猩黑猩猩

进化

Science：1500万年来，菌群与人类共进化的“铁证”？

今天出版的Science，放出了这个重量级的进化相关研究论文，强烈支持了人是人和微生物的超级生物体，这对于理解人-菌群共生、免疫系统塑造、人类发育进程无疑具有重大意义。推荐大家看一看，被科普一下。

进化进化谱系黑猩猩倭黑猩猩大猩猩

天然淋巴细胞

Nature免疫学：天然淋巴细胞是怎样进化出来的？

天然淋巴细胞进化 Christopher J Hernandez Christopher J Hernandez

肠道菌群

Nature：肠道菌群是如何进行内部合作的？

最新nature，值得一看。

肠道菌群合作进化拟杆菌菊粉

生命树（tree of life）

Nature微生物学：生命树新观

微生物的进化理论，要重塑么？

生命树（tree of life）进化