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前言

3500年前，青銅時代的人類已經(jīng)開始利用乳制品豐富飲食。

在中國新疆小河墓地，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了幾塊保存完好的奶酪殘留，里面蘊(yùn)藏著古代乳酸桿菌的DNA，這些乳酸桿菌屬于Lactobacillus kefiranofaciens，是現(xiàn)代益生菌的近親。

通過分析這些古菌的基因，我們看到古人利用發(fā)酵改善乳糖消化，并顯示潛在的腸道調(diào)節(jié)和抗炎基因功能。

這不僅讓我們重構(gòu)古人類的飲食智慧，也為現(xiàn)代益生菌研究提供了歷史參考和科學(xué)依據(jù)。

01奶酪的古老故事：從動物到人類

小河墓地共發(fā)現(xiàn)三塊奶酪樣本，編號為M25、M28和M29，主要由牛奶和山羊奶制成。通過蛋白質(zhì)組學(xué)和古DNA分析，這些樣本被確認(rèn)為kefir奶酪殘留。

M28中41.44%的DNA來源于山羊，M25和M29以牛奶為主但比例低于1%。這些數(shù)據(jù)顯示古人類在乳源選擇上已有策略，同時體現(xiàn)了牧畜和乳制品制作的文化傳承。

▲圖形摘要。

奶酪中的乳酸桿菌比例通過DNA捕獲技術(shù)可提升至64%–80%，為全基因組分析提供了條件。發(fā)酵奶酪降低乳糖含量，使乳糖不耐癥人群更易消化，也顯示古人通過發(fā)酵改善了腸道舒適度。

奶酪中的微生物組合并非隨機(jī)，乳酸桿菌與真菌形成生態(tài)平衡，部分Aspergillus和Penicillium類真菌可能抑制有害菌生長，保證奶酪微生物群體穩(wěn)定。

這種人類-微生物-環(huán)境的三方互動，為現(xiàn)代益生菌研究提供天然模型。

02古乳酸桿菌的進(jìn)化密碼

通過高深度測序，科學(xué)家成功重建了M25和M29中L. kefiranofaciens全基因組，覆蓋率高達(dá)92%，測序深度26.73倍。

基因組顯示，它們含有ABC型多藥運(yùn)輸系統(tǒng)、類型II毒素-抗毒素系統(tǒng)和限制-修飾系統(tǒng)。這些基因簇不僅抵御環(huán)境壓力，還可能與宿主免疫系統(tǒng)互動，顯示潛在抗炎能力。

比較古菌株與現(xiàn)代東亞菌株，它們屬于同一物種，平均核苷酸同一性在95%–96%。

▲樣本信息與奶酪宏基因組學(xué)。

水平基因轉(zhuǎn)移事件進(jìn)一步增強(qiáng)菌株適應(yīng)性，包括防御外源DNA和細(xì)胞壁改造能力，這可能是古人長期發(fā)酵乳制品選擇性維護(hù)的結(jié)果，使乳酸桿菌在人體腸道形成穩(wěn)定功能群體。

基因組還顯示傳播路線，從新疆向內(nèi)陸東亞擴(kuò)散，包括西藏和甘青地區(qū)，與古代人類遷徙和文化交流相呼應(yīng)，反映古代益生菌的演化與人類飲食互動。

03人類與菌群的千年共生

乳酸桿菌不僅延長奶酪保存，也潛在改善腸道環(huán)境。

發(fā)酵奶酪乳糖含量降低，使乳糖不耐癥人群更易消化。古菌株中涉及腸道免疫調(diào)節(jié)和細(xì)胞壁合成的基因，顯示潛在抗炎能力。

古奶酪微生物群體現(xiàn)復(fù)雜的人類-動物-微生物互動，乳源使用反映牧畜分工和乳制品生產(chǎn)策略，微生物傳播與人類遷徙和文化交流密切相關(guān)。

▲小河山羊線粒體DNA及克菲爾奶酪微生物群落的系統(tǒng)發(fā)育。

乳酸桿菌與環(huán)境微生物及真菌形成動態(tài)平衡，這種生態(tài)共存策略為現(xiàn)代益生菌研究提供了演化視角。

跨越數(shù)千年的互動不僅延續(xù)飲食文化，也可能塑造人類群體健康。

古DNA研究顯示，早在3500年前，微生物已成為人類飲食和健康的隱形伙伴，其遺傳適應(yīng)性和抗炎潛力與現(xiàn)代益生菌功能緊密相關(guān)，為今天腸道健康研究提供歷史參考。

04古菌密碼的現(xiàn)代啟示

從小河墓地的奶酪到現(xiàn)代益生菌，L. kefiranofaciens展示微生物與人類長期互動的演化歷程。

古菌株基因組功能顯示環(huán)境適應(yīng)能力， 并提示具備潛在調(diào)節(jié)腸道和降低炎癥的基因功能。

奶酪發(fā)酵降低乳糖，使乳糖不耐癥人群受益，同時保留乳酸桿菌活性，為現(xiàn)代益生菌開發(fā)提供歷史啟示。

3500年前的乳酸桿菌仿佛跨越時空，與今天的人類腸道健康緊密相連，讓我們重新認(rèn)識古代飲食智慧與微生物共生的深遠(yuǎn)影響。

注明 參考文獻(xiàn)

Bronze Age cheese reveals human-Lactobacillus interactions over evolutionary history

Yichen Liu，Bo Miao，Wenying Li……

DOI: 10.1016/j.cell.2024.08.008

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