腸道微生物組——由消化道內數萬億微生物組成——對消化和整體健康至關重要。 飲食和藥物塑造這些微生物生態系統，但遺傳因素的貢獻一直難以確定。 如今，一項針對大鼠（人類腸道研究的模式生物）的新研究發現，大鼠腸道微生物組的構成不僅受其自身基因影響，還受其同居夥伴基因的塑造。

該發現揭示了基因與社會互動交織的新機制：通過個體間交換的共生腸道微生物。 研究結果有助於闡明基因與微生物組在人類疾病中的相互作用。 這項由加州大學聖地牙哥分校和巴塞羅那基因組調控中心研究人員領導的研究於2025年12月18日發表在《自然·通訊》期刊上。

在人類中，僅有兩個基因被可靠證實與腸道細菌相關：影響乳糖消化微生物的乳糖酶基因（決定成年人能否消化牛奶），以及通過未知機制影響微生物的ABO血型基因。 更多基因-微生物關聯可能確實存在，但一直難以分離驗證。

為深入理解基因如何塑造微生物組，研究人員轉向大鼠——它們共用哺乳動

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物生物學的諸多特徵，且可在受控條件下培育。

“腸道內生存的微生物相似但不完全相同，”加州大學聖地牙哥分校醫學院精神病學系基礎研究副主任兼教授亞伯拉罕·帕爾默博士表示。

研究團隊整合了來自美國四個不同設施的四千隻基因獨特大鼠的遺傳與微生物組數據，測試了哪些遺傳效應能在不同環境中保持穩定。

“我們想探究這些動物的遺傳變異性是否會影響其腸道微生物組成。 這是個絕佳機會，因為所有動物攝食相同食物，無需擔心基因通過食物選擇間接影響微生物組。 這使系統更為簡化。 "

亞伯拉罕·帕爾默 加州大學聖地牙哥分校醫學院精神病學系基礎研究副主任、教授

團隊識別出三個遺傳區域，其對腸道細菌的影響在四組大鼠的不同培育條件下始終保持一致。 最強關聯出現在ST6GALNAC1基因（為腸道黏液添加糖分子）與副普雷沃菌（以這些糖分為食的細菌）豐度之間，該關聯在所有四組中均被發現。

第二個區域包含構成保護性黏液層的多個基因，與厚壁菌門細菌相關。 第三個區域包含Pip基因（編碼抗菌肽），與鼠桿菌科相關——該細菌家族在啮齒類動物和人類中均普遍存在。

社交中的基因效應

儘管基因本身不會在個體間跳躍，但微生物可以。 研究發現某些基因偏好特定腸道細菌，而這些細菌可通過密切社交接觸傳播。

“這是遺傳影響通過社交接觸溢出至他人的結果，”基因組調控中心資深作者阿梅莉·博博士表示，“基因塑造腸道微生物組，我們發現起作用的不僅是自身的基因。 "

大規模研究使團隊得以估算每隻大鼠微生物組中由自身基因與籠伴基因分別解釋的比例。

這種被稱為「間接遺傳效應」的現象經典案例是：母親基因通過提供環境塑造後代的生長或免疫系統。

研究的受控條件使團隊得以通過計算模型，將個體微生物的直接遺傳效應與社交夥伴施加的間接效應分離，從而以全新方式研究這些影響。

“由於本研究中的大鼠被隨機分配社交夥伴，我們規避了人類研究中普遍存在的問題——人類通常自主選擇社交夥伴，”帕爾默解釋道。

研究人員發現，某些鼠

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“我們可能僅觸及冰山一角，”博指出，“隨著分析技術的進步，更多微生物將被識別。 "

人類健康啟示

通過證明遺傳影響可與腸道微生物傳播耦合，該研究揭示了新機制：個體的遺傳特徵可通過整個社交群體擴散，改變他人生物學特性而不改變其DNA。 鑒於腸道微生物組對健康日益重要的證據，若人類存在類似效應，則既往研究可能嚴重低估了遺傳因素對疾病風險的影響。

“儘管人類細節與大鼠發現不同，但本研究指明瞭理解宿主基因與微生物基因如何協作引發複雜疾病的路徑——從心血管疾病、肥胖到阿爾茨海默病等微生物組相關疾病，”加州大學聖地牙哥分校兒科、生物工程及計算機科學與工程系教授、微生物組創新中心主任羅伯·奈特博士表示。