인간은 영장류 조상의 장내 세균 절반을 잃었다! [2023]

 
by 크리슈나 라마누잔Krishna Ramanujan, Cornell University
 

Image credit: Pixabay

 
(2023년 5월 30일) 새로운 연구에 따르면 수백 개 박테리아 그룹이 수백만 년에 걸쳐 영장류 종 장내에서 진화했지만, 인간은 이러한 공생 박테리아 거의 절반을 잃어버린 것으로 나타났다.

이 연구에서 연구진은 인간의 가장 가까운 친척인 침팬지와 보노보 장내 박테리아 군집을 인간 장내 박테리아 군집과 비교했는데, 인간의 장내 박테리아는 총 약 1만 개 서로 다른 계통으로 구성된다.

연구진은 영장류에서 이러한 박테리아의 진화적 관계를 분석하고 인간과 영장류의 먼 조상에 존재한 박테리아 그룹을 확인했다.

놀랍게도, 이러한 조상 공생 박테리아가 인간 계통에서 빠르게 사라진다는 결과가 나타났다.

인간 장내 미생물군 변화 원인은 아직 밝혀지지 않았지만, 연구 저자들은 식습관 변화가 이러한 차이를 유발했을 가능성이 높다고 추측한다.

코넬대학교 농업생명과학대학 생태·진화생물학 조교수이자 척추동물박물관 포유류학 큐레이터인 앤드류 뮐러Andrew Moeller는 "생활 방식과 관계없이 모든 인류 집단에서 나타나는 이러한 미생물군 감소는 인류가 침팬지와 보노보로부터 분화한 이후 초기 진화 과정에서 일어난 식습관 변화에 기인했을 가능성이 크다"고 말했다. 

뮐러 교수는 특히 인간의 식단이 나뭇잎과 과일에 함유된 복합 식물 다당류에서 동물성 지방과 단백질로 바뀌었다고 설명했다.

뮐러 연구실 박사후 연구원을 지낸 존 샌더스Jon Sanders는 5월 11일 네이처 마이크로바이올로지Nature Microbiology에 발표된 "인간으로부터 영장류 장내 공생 박테리아의 광범위한 멸종"이라는 연구 제1저자다.

현재 뮐러 연구실 박사후 연구원인 다니엘 스프로켓Daniel Sprockett도 공동 저자로 참여했다.

이 연구에서 연구진은 전체 게놈 군집에서 얻은 짧은 염기쌍 서열들을 조합해 만든 메타게놈을 분석했다.

메타게놈은 샘플에 존재하는 미생물과 그 상대적 풍부도를 보여준다.

논문에 따르면, 침팬지와 보노보에서 새롭게 생성된 메타게놈을 포함하여 9,640개 인간 및 비인간 영장류 메타게놈을 분석한 결과, 장내 세균 집단이 숙주와 진화적 역사를 공유한다는 중요한 증거가 발견되었다.

연구 결과에 따르면, 아프리카 유인원과 공통 조상에서 진화한 집단인 클레이드clades 44%가 인간 메타게놈 데이터에서 발견되지 않았고, 산업화한 인구 집단에서는 54%가 발견되지 않았다.

반면, 아프리카 유인원에서 발견되었지만 숙주와 진화적 역사를 공유하지 않는 세균 클레이드 중에서는 단 3%만이 인간에서 발견되지 않았다.

"이번 연구는 영장류와 인간이 수백만 년 동안 함께 살면서 진화적으로 공유한 수많은 조상 박테리아가 존재한다는 것을 보여주는 최초의 미생물군 전체 연구"고 뮐러는 말했다.

하지만 뮐러는 인간 장내 미생물군의 다양성을 온전히 파악하기 위해서는, 특히 산업화한 국가 이외 지역에서 표본 추출을 개선하는 것이 중요하다고 강조했다.

조상 박테리아는 어머니에서 아이로, 그리고 같은 종 다른 구성원과의 사회적 전파를 통해 세대를 거쳐 전달될 수 있다.

일반 인구와 산업화한 국가 인구 사이에서 멸종된 박테리아 차이는 항생제와 같이 미생물군을 변화시키는 것으로 알려진 현대 식단과 의약품 차이를 시사할 수 있다.

일부 연구자는 조상 미생물총 교란이 자가면역 질환이나 대사 증후군과 같은 현대 질병의 발병에 영향을 미칠 수 있다고 추측한다.

뮐러와 스프로켓이 주도하고 5월 12일 Science Advances에 발표된 두 번째 관련 논문인 "숙주 종 특이적 장내 미생물군에 대한 서식지 이점(Home-site Advantage for Host Species-specific Gut Microbiota)"은 장내 박테리아가 서식하는 숙주에 따라 국소적으로 적응한다는 것을 보여주며, 이는 이러한 공생 관계의 장기적인 안정성을 위한 가능한 메커니즘을 제시한다.


Publication details
Jon G. Sanders et al, Widespread extinctions of co-diversified primate gut bacterial symbionts from humans, Nature Microbiology (2023). DOI: 10.1038/s41564-023-01388-w

Daniel D. Sprockett et al, Home-site advantage for host species–specific gut microbiota, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf5499

Journal information: Nature Microbiology, Science Advances 
Provided by Cornell University 
 
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