医学进展
2016年05月号
医学进展
在他乡
有争议的话题

用幽门螺杆菌寻根问祖

作者:邱梅

1991年9月19日,两名德国登山游客在意大利境内的阿尔卑斯山谷中发现了一具死尸——欧洲铜器时代的冰川木乃伊,距今已有5300年的历史。这具木乃伊被就地命名为“奥兹冰人”。意大利博尔扎诺市木乃伊和冰人研究所的Frank Maixner联合德国、奥地利、美国、瑞典的科学家一同分析了冰人胃内的幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)基因组,发现其幽门螺杆菌基本上可以算亚洲纯种,推测非洲人在铜器时代以后才逐渐迁移到欧洲。

世界上大约一半的人都携带了幽门螺杆菌。为了适应胃内的酸性环境,幽门螺杆菌在进化过程中高度重组。它在人体内寄生了至少十万年,随着现代人类一起走出非洲,形成了和人类一样的种内系统地理格局。因此,幽门螺杆菌常被用来追溯史前复杂的人口学事件。

现代的幽门螺杆菌菌株就是据地理起源来划分的。据推测,欧洲人的幽门螺杆菌来自两大祖先欧洲菌株(Ancestral Europe 1,AE1和Ancestral Europe 2,AE2)的重组。一般认为,AE1起源于中亚,AE2起源于非洲东北部,两者杂交就产生了欧洲幽门螺杆菌。但是,关于亲代幽门螺杆菌杂交的具体区域尚存争议,欧洲幽门螺杆菌的真正起源还是一个谜。

奥兹冰人的出现是一个绝妙的契机。稳定同位素分析显示,冰人是欧洲人,生活在欧州南部的意大利阿尔卑斯山脉。他的基因酷似早期的欧洲农民,胃内尚有未消化的食物。研究者从冰人的胃黏膜和胃肠道内容物中取了12块标本,用直接聚合酶链式反应、宏基因组分析和目标基因捕获等技术寻找幽门螺杆菌的踪迹,再现幽门螺杆菌的基因组全貌。

结果显示,幽门螺杆菌在冰人胃肠道的分布与现代幽门螺杆菌携带者的情况一致。研究者根据7个管家基因片段的对比分析将冰人的幽门螺杆菌定为中亚和南亚常见的亚洲菌株hpAsia2。这一发现让人倍感惊讶,因为现代欧洲人的密集抽样一共才发现3个hpAsia2菌株。冰人体内的古老菌株在起源上几乎是纯种的AE1,AE2仅占6.5%。在幽门螺杆菌的欧洲菌株中,AE2的比例如此之低非同寻常,这样的情况一般只在印度和东南亚的hpAsia2才有。欧洲的3个hpAsia2菌株的AE2比例都高于冰人。冰人的幽门螺杆菌基因组和印度的3个hpAsia2基因组高度相似,与印度的hpAsia2有很高的共祖率,但与绝大多数欧洲菌株的共祖率更高。

虽然单凭一具木乃伊证明不了古代的欧洲幽门螺杆菌都是来自AE1,也解释不了AE2的基因如何渗入,但至少可以说明,欧洲中部在铜器时代就有了AE2。如果冰人的幽门螺杆菌代表了他所在的时代,那么当时掺杂的低水平AE2可以提示,今天的欧洲菌株中占主流的AE2是在铜器时代以后才发生的,比以往推断的时间要迟。冰人的幽门螺杆菌属于hpAsia2的一个史前欧洲的分支,不同于印度北部的现代hpAsia2,提示铜器时代的欧洲幽门螺杆菌多样性没有超出欧洲菌株的范畴,纵然AE2在随后的一千年中不断渗入着。(作者:邱梅)

参考文献:Science 2016;351:162-165


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