Классическая метагеномика рассматривает виды бактерий как гомогенные функциональные единицы. Результаты новой работы, опубликованной в журнале Nature, показывают, что один и тот же вид бактерий делится на несколько эволюционно изолированных популяций (линий), адаптированных к специфическим нишам внутри желудочно-кишечного тракта.
Новая методология
Авторы проанализировали тысячи изолятов бактерий и массивные метагеномные данные людей разного возраста и состояния здоровья из разных стран.
Обратная экология (reverse ecology) – это биоинформатический подход, позволяющий по геномным профилям реконструировать экологические ниши и адаптационные механизмы микроорганизмов без необходимости их изолированного культивирования. Появление мутации, дающей ключевое эволюционное преимущество, приводит к быстрому замещению предковых форм кластером потомков. Это снижает внутрипопуляционное генетическое разнообразие, формируя группу с четко определенной биологической функцией.
Феноменальная динамика распространения
Исследование выявило неожиданный эпидемиологический феномен: наиболее высококонкурентные внутривидовые популяции симбиотических бактерий способны к быстрой межконтинентальной экспансии (в масштабе нескольких десятилетий).
Ранее подобная скорость глобального распространения фиксировалась преимущественно у патогенных штаммов. Это означает, что состав индивидуального микробиома определяется не только диетой, образом жизни или фармпрепаратами, но и активным горизонтальным переносом штаммов в человеческой популяции.
Клиническое значение
Понимание внутривидовой структуры позволяет перейти от «видового» анализа к популяционному. В перспективе это откроет возможности для прецизионной терапии: селективного подавления патогенных линий конкретного вида без уничтожения полезных популяций того же таксона.