食事と高地は、野生マカク、ヒト、イヌの高地環境への腸内細菌叢の収束的適応を強く促進する

2023年3月3日 09:59

92
総閲覧数
記事の altmetric スコアは 1 です。
ORIGINAL RESEARCH（オリジナル研究）論文
Front. Microbiol.、2023年2月23日
第2部脊椎動物の消化器官における微生物
第14巻 - 2023年｜https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1067240
食事と高地は、野生マカク、ヒト、イヌの高地環境への腸内細菌叢の収束的適応を強く促進する
Junsong Zhao1,2† Yongfang Yao1† Mengmeng Dong1, Hongtao Xiao1, Ying Xiong1, Shengzhi Yang1, Diyan Li3, Meng Xie1, Qingyong Ni4, Mingwang Zhang4 and Huailiang Xu1* （※注）1.
1四川農業大学生命科学学院（中国・雅安市
2肇東大学農学生命科学学院（中国肇東市
3成都大学薬学院（中国・成都
4四川農業大学畜産科学技術学院、中国・成都
動物の腸内細菌叢は、異なる高度環境に対する宿主の適応に不可欠な役割を担っている。現在のところ、高地環境に対する宿主適応における動物腸内細菌叢のメカニズムについてはほとんど知られていない。ここでは、高地環境と低地環境で血縁関係や親密度が異なる野生マカク、ヒト、イヌを選び、宿主の食事や高地環境に対する腸内細菌叢の応答を分析した。α多様性解析の結果、高地環境では、より複雑な食餌を持つ野生マカクの腸内細菌叢の多様性が、より単純な食餌のヒトやイヌのそれよりもはるかに高いことがわかった（p < 0.05）。β多様性解析の結果、ヒトとイヌのUniFrac距離がヒトとマカクの間より著しく低い（p < 0.05）ことから、食が種間の腸内細菌の収束を強く促進していることが明らかとなった。一方、α多様性解析では、3人の被験者において、高地集団の腸内細菌叢の多様性が低地集団のそれよりも高いこと（3種のACE指数、イヌとマカクのシャノン指数、イヌのシンプソン指数、p＜0.05）、β多様性解析では、高地環境における3人の被験者間のUniFrac距離は低地環境に比べ有意に低いこと（p＜0.05）などが明らかとなりました。さらに、コア共有ASV解析の結果、3人の被験者のうち、高地環境のコア微生物群の数は低地環境の5.34倍（1,105/207）まで多く、各種コア菌種の割合と相対存在量は高地環境の方が低地環境より有意に高かった（p＜0.05）。この結果から、高地環境が腸内細菌叢の種間収束を促進する重要な役割を担っていることが明らかになった。さらに、中立的コミュニティモデル試験により、3人の被験者の腸内細菌叢は低高度よりも高高度の方がはるかに分散していることがわかり、高高度における動物の腸内細菌叢収束は、人間活動を介した宿主間の微生物伝播に一部起因する可能性を示唆するものであった。

はじめに
腸内細菌叢の構造は、環境因子だけでなく、宿主との相互作用や共進化の結果である（Blaut et al.）動物の遺伝的関係（Goodrichら、2014）、食事（De Filippoら、2010；Goodrichら、2014）、高度（Zhaoら、2018；Zengら、2020）、季節（Xiaら、2021）などの環境要因は、腸内細菌叢の構成と構造に大きな影響を与える。宿主の食餌構造は腸内細菌叢に直接影響を与え（De Filippo et al., 2010; Huang et al., 2022）、同様の食餌は動物における腸内細菌叢の収束進化を促す（Huang et al., 2021）。パンダ（Ailuropoda melanoleuca）とレッサーパンダ（Ailurus fulgens）の腸内細菌叢は食肉目の他の種と大きく異なるが、竹を消費する昆虫と同様のコア腸内細菌叢を共有しており、これらの種では食性が腸内細菌叢の収束の大きな駆動力になっていることを示している（Yao et al.、2021年）。しかし、他の研究では、ジャイアントパンダの腸内細菌叢の組成はクマに近く、他の草食動物とは全く異なり、セルロース消化菌が少ないこともわかっています（Xue et al.、2015年）。さらなる研究により、ジャイアントパンダの腸内細菌叢は、繊維質の多い竹食のセルロースとリグニンの分解にはうまく適応できず、竹からの栄養素とエネルギーの摂取量を最大化するために、より消化の良い炭水化物を利用するよう進化してきたことが確認されました（Zhang et al.，2018）。また、無菌（GF）マウスの糞便微生物透過（FMT）を通じて、FMT後の最初の数日間は、ドナー微生物が異なるGFマウス間の腸内細菌叢の差が減少するが、腸内細菌叢が安定すると、その差が大きくなり、食事よりも腸内細菌叢が大きな影響を与えることが証明された（Zhang et al., 2022）。これらの研究により、ジャイアントパンダの腸内細菌叢組成に食事が与える影響は限定的であることが示された。

一方、脊椎動物では、種間の腸内細菌叢組成の違いは宿主の進化的分岐時間と正の相関があり、腸内細菌叢組成は種間よりも宿主種内で類似している（Moeller et al.、2017；Song et al.、2020；Dillard et al.、2022）。さらに、環境要因が腸内細菌叢の構造と密接に関係していることが確認されており（Leyら、2008；Zhaoら、2018）、極寒、高地環境の乾燥した過酷な気候、高紫外線、低酸素は、動物の循環器、エネルギー代謝、体温保持に重要な影響を及ぼす（Simonsonら、2010；Yuら、2016；Zhuら、2021）。様々な哺乳類の腸内細菌叢もこの環境圧力に対応し、高地環境に適応した腸内細菌叢の組成を形成し、宿主の食物消化、エネルギー代謝、栄養恒常性、免疫調節、シグナル伝達、その他の生理活動に重要な役割を果たす（Bäckhedら, 2005; Leyら, 2006; Yanら, 2021)。ヒト（Li and Zhao, 2015; Li K. et al., 2016）、マカク（Zhao et al., 2018; Wu et al., 2020）、ブタ（Zeng et al., 2020）、およびその他の哺乳類（Li H. et al., 2016）に関する研究から、環境要因の高度の違いが腸内細菌叢組成に大きな影響を与えることが示されました。ヤクとチベットヒツジの高地ルーメン微生物叢は収束現象を示し、メタンと揮発性脂肪酸（VFA）の生産において有意に低いレベルを示した（Zhang et al.，2016）。高地環境は、有蹄類の腸内細菌叢組成の多様性と指標微生物叢の収束進化を促す（Wangら、2022）。チベットカモシカ（Pantholops hodgsoni）やチベットヒツジなど、高地環境に生息する様々な有蹄類に関する研究でも、腸内細菌叢の組成が類似していることが判明した（Ma et al.、2019年）。これらの研究は、高地、極限環境が動物の腸内細菌叢の組成構造に重要な駆動効果を持つことを十分に示している。

動物の腸内細菌叢は、生物の生息地への分散、その後の自然選択（すなわち生息地の濾過）、ドリフト、およびin situ多様化によって形成されている（Vellend, 2010）。研究により、哺乳類の微生物叢は、遺伝的効果により母親から子孫へと垂直的に獲得され（Dominguez-Belloら、2010；Vaishampayanら、2010）、社会的相互作用や共有環境を通じて非親族間で水平的に獲得されることがわかっています（Tungら、2015；Moellerら、2016）。宿主種間の接触により、細菌が広く拡散し、哺乳類群集内の微生物群集が均質化される（Moeller et al.、2017）。また、遠縁の脊椎動物の間では、ヒトや都市環境を介して腸内細菌叢が伝播するルートがあり（Dillard et al.、2022）、その都市環境における野生動物の腸内細菌叢も徐々にヒト化していく（Dillard et al.）宿主の腸内細菌叢組成は異種間の移動分散の影響を受け、ヒトの活動パターンも野生動物の腸内細菌叢組成のヒト化を促進し、宿主の表現型や環境適合性に重要な影響を及ぼすと考えられるが（Fackelmann et al., 2021; Dillard et al., 2022）、高地における人間の天然資源依存型生活は森林下の放牧や採取が中心で、地域の野生動物と時間的・空間的に重なる部分が大きい。野生動物と家畜の腸内細菌叢の構成が与える影響についてはほとんど知られておらず、特に高地の極限環境における野生動物、家畜、そしてヒトの腸内細菌叢がどの程度融合しているかについては十分に検討されていない。

系統関係の研究では、イヌは約8500万年前にヒトやサルとは異なり、ヒトは約23.5-34Ma前にサルとは異なることが示されている（Dos Reis et al.、2012）。一方、アカゲザルは、形態、生理、生化学、遺伝、生殖においてヒトと高い相同性を持ち（Chan et al.、2001）、自然環境において最も広く分布する動物の一つでもある。犬は、人間の重要なコンパニオンアニマルとして、約4万年～1万4千年前に家畜化され、人間とより近い食生活を送り、身近に接している（Wang et al.、2013、2016）。また、人間の活動により深く影響を受ける動物の一つであり、文化的環境に生息する典型的な代表的動物である。したがって、野生のマカク、ヒト、イヌは、食事や高地環境が宿主の腸内細菌叢に与える影響を評価するのに適している。ここでは、高地（標高3000m以上）と低地（標高1000m未満）の環境で飼育したヒト、イヌ、野生マカクの腸内細菌叢組成を比較し、食事と高地環境が宿主の腸内細菌叢に及ぼす影響を明らかにし、高地での極限状態が野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢に及ぼす影響も評価しました。この成果は、ヒトや動物の高所環境適応のメカニズムを理解する上で重要であるとともに、野生動物の保護や家畜の飼養、人間による自然資源の合理的利用の指針を示すものである。

材料と方法
2.1. 倫理に関する声明
サンプル採取の前に、すべての動物作業は四川農業大学の動物福祉と動物倫理委員会（SKY-S20171006）の承認を受けた。ヒトのサンプルと関連情報は秘密にされた。すべてのフィールドワークは、チベット自治区および重慶省の野生動植物保護局、自然保護区、林業局の許可を得ている。

2.2. 糞便サンプルの採取
コヨーテとイヌは遺伝的な関係があるため、比較分析のために低標高のコヨーテ18頭のデータもダウンロードした。16S rRNA遺伝子V3-V4ハイスループットシーケンスアプローチによる腸内細菌叢の多様性研究に、合計152の糞便サンプル（ヒト40、イヌ40、野生サル54、コヨーテ18）が登録された。本研究で新たに収集したサンプルは1009個で、低高度のマカク25個とコヨーテ18個のデータは既報の研究（SequenceRead Archive番号：PRJNA535368、PRJNA528764、PRJNA528765）から取得した（Sugdenら、2020，2021；Wuら、2020）。標高と動物種によって計 7 群に分けた。新たに収集するサンプル数は、これまでの知見から、マカクのほとんどのグループが40～50個体で構成され、その中に一定数の幼体も含まれていることが分かっていたため、その個体数に基づいて決定した。そこで、ヒトとイヌのサンプル数も野生マカクのサンプル数を参考に決定し、1集団あたり10〜20匹の成体個体を収集することを計画した。このうち、野生ニホンザルのサンプルは、チベットの林芝県や重慶の江津県などの野生集団から収集した。犬のサンプルは、チベットの野良犬保護施設と雅安の野良犬保護施設で収集されたものである。ヒトはチベット自治区林州県と四川省雅安市から採取した（表1；図1）。観察を通じて、チベットのヒトとイヌは、バター、ヤクの肉、高地の大麦などの高タンパク食品を毎日たくさん食べており、四川省雅安市の低地と比較すると、植物繊維の摂取量は比較的少ないことが分かった。一方、高海抜地域では、極限環境の淘汰圧により、人間の生活様式は森林下での冬虫夏草の刈り取り、キノコ、ヤクの放牧など自然資源が中心となっており、野生動物との空間的・時間的重複が多くなっている。また、同じ標高の異なる2カ所からヒトの糞便を採取しているが、これらのヒトの間には直接的な血縁関係はない。高地と低地の間でも、同じ種族に直接的な血縁関係はない。さらに、2つのサンプリング地点は互いに離れており、サンプリング集団の間に密接な接触はない。アカゲザルのサンプル採集では、1日のうち連続した時間帯を選び、アカゲザルを追跡し、直接観察してサンプルを採集する。5m以上離れたサンプルは、異なる個体からのサンプルとして記録します。アカゲザルの群れを追跡して、1時間にできるだけ多くの新鮮なサンプルを採取し、1集団あたり20個以上の新鮮なサンプルが採取されることを保証した。ダウンロードしたアカゲザルのデータについては、DNA抽出方法、塩基配列決定方法、プライマーは本研究と一致している。従って、比較検討は行っていない。糞便サンプルは滅菌手袋で採取し、-20℃のサンプリングボックスに入れ、実験室に持ち帰って-80℃で保存した。

表1
www.frontiersin.org
表1. サンプリング情報表。

図1
www.frontiersin.org
図1. サンプル採取プロファイル。

2.3. DNA 抽出および PCR 増幅
TIANamp Stool DNA kit (Tiangen, Beijing, China)を用いて糞便サンプルから微生物ゲノムDNAを抽出した。抽出されたゲノムDNAの完全性は、1.0%アガロースゲル電気泳動で確認された。細菌16S rRNA遺伝子のV3-V4領域（341から806まで）を、バーコード付きプライマー341u00B0F（5′- CCTACGGNGGCWGCAG -3′）および806 R（5′ GGACTACNVGGTATCTAAT -3′）（Fadrosh et al, 2014）を、Biometra TOne 96 G PCRサーモサイクラー（ドイツ）を用いて行った。16S rRNA遺伝子のPCR増幅は、Wuら（2020）（Wu et al.、2020）の既述にしたがって行った。具体的には、各プライマー1.5μL、100ng鋳型DNA、5μL 10×KOD Buffer、5μL 2.5mM dNTPs、および1μL KOD polymeraseを含む50μL反応系でPCRを実施した。PCR条件は、変性ステップを95℃で2分間行い、融解温度98℃10秒、アニーリング温度62℃30秒、伸長温度68℃30秒を27サイクル行い、最終伸長ステップを68℃で10分間行うことで増幅を行った。バーコード付きPCR産物は、DNAゲル抽出キット（Axygen、中国）を用いて精製し、Quantus™ Fluorometer（Promega、米国）を用いて定量した（Wu et al.、2020）。精製したアンプリコンを等モル量でプールし、Genedenovo Inc. (Guangzhou, China)の標準プロトコルに従い、Illumina Hiseq PE250プラットフォームでペアエンドシーケンスを実施した。

2.4. シークエンスデータの処理
ダウンロードしたCoyoteデータはv4-v5領域であったため、配列処理後にUSEARCHでタイリングアラインメントを行い、QIIME2のプラグイン「cutadapt」を用いてプライマーのペアエンドリードを削除し、V4領域を切り捨ててその後の解析に用いた（Hall and Beiko, 2018）。プラグイン「DADA2」を用いて、配列品質の制御、アンプリコンエラーの修正、ASVの生成を行った（Callahan et al.2016）。キメラはフィルタリングされ、少なくとも2つのサンプルに存在するASVが保持された。Silva_ 132のデータベースに基づいて、16S rRNA遺伝子の細菌V4領域に対する分類器をトレーニングし、この分類器を使用してアウトデータの分類マップを生成した。得られたアライメントは、その後の統計解析に使用された。さらに、微生物群集のベータ多様性距離行列を計算し、QIIME2によって実行した。

2.5. 統計解析
α多様性Shannon index、ACE index、Simpson index、加重・非加重UniFrac距離をQiime2により算出し、R統計ソフト（バージョン4.1.3）で各グループのStatistics有意差検定を実施した。線形判別分析（LDA）効果量（LEfSe）は、Galaxyオンラインプラットフォームで分析し、可視化した。Venn（VN）マップの解析と可視化は、オンラインプラットフォームEVenn（Chen et al.、2021）を介して行われた。主座標分析（PCoA）と中立コミュニティモデル（NCM）分析はR（Chen et al., 2019）により行い、結果の可視化の一部はオンラインプラットフォームImageGP（Chen T. et al., 2022）により実施した。

研究成果
3.1. 腸内細菌叢の多様性に関する多変量統計解析
品質フィルタリングの後、152の糞便サンプルにわたって14,331,096の生リードを得た。配列は100%の配列同一性でクラスタリングされ、4,320のAmplicon sequence variants (ASV)が生成されました。最小限の配列数で希釈平板化した後、ACE index (mean ± SD, 445 ± 269), Shannon index (mean ± SD, 3.81 ± 0.97), Simpson index (mean ± SD, 0.09 ± 0.07) で腸内細菌叢α多様性を評価した（図 2A-C; 補表 S1）。その結果、同じ標高環境にある野生マカクの腸内細菌叢の多様性は、他の種に比べて有意に高いことがわかった（p < 0.05）。高地環境におけるヒトとイヌの多様性には有意差はなく、低地集団におけるヒトとイヌのACE指数にも有意差はなかったが、Shannon指数とSimpson指数では、ヒトの多様性がイヌの多様性よりも有意に高いことが示された。高地個体群と低地個体群を同一種で比較したところ、高地環境では3種のACE指数が有意に高く、イヌとマカクのシャノン指数が有意に高く、イヌのシンプソン指数が有意に低かった（p < 0.05 ）。

図2
www.frontiersin.org
図2. 高地および低地環境における野生マカク、ヒトおよびイヌの糞便サンプルの微生物相α多様性解析。異なるグループ間のα多様性（A）ACE指数、（B）Shannon多様性、（C）Simpson多様性。同じ文字は、差が有意でないことを示す（T-test, p > 0.05）。HH は高所作業者、HD は高所作業犬、HM は高所作業野猿、LH は低所作業者、LD は低所作業犬、LM は低所作業野猿、LW は低所作業コヨーテを意味する。

VNマップ解析の結果、高所環境の野生マカク、ヒト、イヌの間で1,105種類のコア共有ASV（コア微生物群）が見つかり、それぞれの種で全種類に占める割合は45.97％、56.41％、56.23％となった（図3A、補足表S2）。また、高地環境の野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢におけるこれらのコア微生物群の相対存在量は、それぞれ89.16%、92.18%、95.97%だった（図3B; 付録表S2）。ヒトとイヌのコア微生物相の相対存在度は97%以上であるが、低高度環境における野生マカク、ヒト、イヌのコア共有ASVは207個あり、その割合は10.03%, 25.71%, 23.58%である。また、低標高の野生サル、ヒト、イヌの腸内細菌叢におけるこれらのコア微生物群の相対存在量は、それぞれ27.65％、73.39％、83.19％だった（図3D；補足表S2）。これら3つの被験者において、各被験者のコア細菌タイプの割合および相対存在量は、低高度環境よりも高高度環境で有意に高く（p < 0.05; 図3E-H）、野生マカクおよび犬の腸内細菌叢組成は高高度におけるヒトと有意により似ていることが示された。同じ高度で、異なる種間の比較でも、コア共有ASVの数、コア細菌タイプの割合と相対存在度は、高高度集団の方が低高度集団より高いことが分かった（補足表S3）。また、野生ザル、ヒト、イヌの種特異的ASVの数も、低高度環境より高高度環境で多く（HH: 1,281, HM: 1,229, HD: 1,409 ）、これらの特異的ASVの存在量は少ないが、同一種の高高度環境におけるコア共有ASVの相対存在量は75%以上となることがわかった。高高度および低高度のヒトにおいて578個のコア共有ASVが同定され、これらの共有ASVの相対的存在量は高高度で77.54％、低高度で94.95％であった。高高度および低高度における野生のマカクには1,175個のコア共有ASVがあり、これらのコア共有ASVの相対的存在度は高高度で84.13％、低高度で81.87％でありました。標高の高い犬と低い犬では556のコア共有ASVがあり、これらのコア共有ASVの相対的存在量は標高の高いところで85.93％、低いところで95.57％であった。このことから、同種におけるコア微生物叢は保守的であることがわかった（補足図S1）。

図3
www.frontiersin.org
図3. 異なるグループ間のコアASVのベン図とパーセンテージヒストグラム。(A, C) プロット中の数字は、この部分にASVが何個あるかということを示す印である。(B, D) ヒストグラムはコアASVの相対的な存在比を表す。(E) 高標高集団と低標高集団のコア共有微生物種数の総種数に対する割合の差分分析(T-test)。(F-H)高高度と低高度の3種間のコア共有微生物種の相対存在量の差分分析(T-test)。同じ文字は差が有意でないことを示す（p > 0.05）。HHは高地ヒト、HDは高地イヌ、HMは高地野生ザル、LHは低地ヒト、LDは低地イヌ、LMは低地野生ザル、を意味する。

異なる地理的集団について、β多様性指標（加重および非加重UniFrac距離）の分布を比較した。異なる集団間の分離パターンを示すためにPCoAを使用した。非加重UniFrac距離に基づくPCoA分析では、高地環境と低地環境の同種間で明確なクラスタが形成されており、同じ高地環境におけるヒトとイヌ間の距離は、ヒトとマカク間の距離より有意に小さかった（図4A）。また、重み付きUniFrac距離に基づくPCoA解析では、異なるグループ間の明らかな分離は見られない（Figure 4B）。そして、同じ高度での異なる種間の比較では、低高度でのイヌとオオカミの距離が近く、高高度でのヒトとイヌの距離が近いことがわかった（Figure 4B）。また、高高度・低高度の異種間における加重・非加重UniFrac距離に基づくWilcoxon順位和検定では、高高度における野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢間の距離は低高度より有意に低く（p < 0.05、図4C,D）、高高度の野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢構成の類似性は著しく高いことが十分示されました。また、異なる種間の比較では、高地環境と低地環境において、ヒトとイヌ間の非加重UniFrac距離がヒトとマカク間より有意に小さいことがわかった（p < 0.05、図4E,G）。また、ヒトとイヌの重み付きUniFrac距離は、高地環境ではヒトとマカクの距離より有意に小さく（p＜0.05、図4F）、一方、低地環境ではその逆であった（p＞0.05、図4H）。また、加重・非加重UniFrac距離に基づく異種ヒト性・年齢間の腸内細菌叢組成構造のPCoA解析では、ヒトでは30歳以上と30歳未満の腸内細菌叢組成は明確に分離せず、adonis解析でも30歳以上と30歳未満の腸内細菌叢組成に有意差は認められなかった（p＞0.05、補足図S2A,B）。また、男女間でも有意差はなかった（p > 0.05、補足図 S2C,D）。

図4
www.frontiersin.org
図4. 高地および低地環境における野生マカク、ヒトおよびイヌの糞便サンプルの微生物叢β多様性解析。(A) 異なるグループのASVに基づく非重み付けUniFrac距離非類似度を使用したPCoAプロット。(B)異なるグループのASVに基づく重み付きUniFrac距離非類似度を用いたPCoAプロット。(C) 野生のマカク、ヒト、イヌの非加重UniFrac距離に基づく高・低高度の異なる種間の類似性分析（Wilcoxon順位和検定）。(D)野生マカク、ヒト、イヌのUniFrac距離の重み付けに基づく高地と低地の異なる種間の類似性解析（Wilcoxon rank sum test）。(E,G) ヒト-イヌ間、ヒト-マカク間の非重み付けUniFrac距離に基づく類似性解析（Wilcoxon rank sum test）。(F,H) ヒト-イヌ間、ヒト-マカク間の重み付きUniFrac距離に基づく類似性解析（Wilcoxon rank sum test）。同じ文字は、差が有意でないことを示す（p > 0.05）。HHは高地ヒト、HDは高地イヌ、HMは高地野生ザル、LHは低地ヒト、LDは低地イヌ、LMは低地野生ザル。

3.2. 分類学に基づく腸内細菌叢の比較
すべてのASVにおいて、分類学的解析により、29の既知の細菌門、184の家族、478の属が同定されました。門レベルでは、野生のサル、ヒト、イヌの腸内細菌叢は、Firmicutes、Bacteroidetes、Proteobacteria、Fusobacteria、Actinobacteriaが優勢である（平均相対存在度>1％、図5A）。ファミリーレベルでは、Prevotellaceae、Ruminococcaceae、Lachnospiraceae、Lactobacillaceae、およびVeillonellaceaeが優勢であった（平均相対存在量5％超、図5B）。属レベルでは、Prevotella 9、Lactobacillus、Fusobacterium、Bacteroides、Clostridium sensu stricto 1、Faecalibacteriumが主な分離細菌属であった（平均相対量3%以上、Figure 5C）。

図5
www.frontiersin.org
図5. 腸内細菌叢の分類学的組成。(A) 門レベル、(B) 科レベル、(C) 属レベルでの異なるグループ間の腸内細菌叢の構成。同じ文字は、差が有意でないことを示す（p > 0.05）。HHは高所作業者、HDは高所作業犬、HMは高所作業野猿、LHは低所作業者、LDは低所作業犬、LMは低所作業野猿、LWは低所作業コヨーテを意味する。

異なる種の腸内細菌叢をさらに特徴付けるために、LEfSe解析（LDA > 2、p < 0. 05）を行い、高標高環境と低標高環境における異なる種の腸内細菌叢の属レベルでの相対存在度を調べたところ、Prevotella 7、Roseburia、Agathobacter、Bacteroides、Faecalibacterium、Lachnoclostridium、Metagenome．Ruminococcaceae UCG 003, Parasutterella, Alistipes, Parabacteroides, and [Ruminococcus] torques groupは、ヒト腸内細菌叢において野生マカクやイヌより有意に多く、高地適応であった（図6A,B)。Ruminococcaceae UCG 002、Ruminococcaceae UCG 010、Rikenellaceae RC9 gut group、Ruminococcaceae UCG 013、Treponema 2、Anaerovibrio、Ruminococcaceae UCG 005、Suchinivibrio、Christensellaceae R 7 group、Prebotellaceae NK3B31 groupの存在量は、Ruminococcaceae UCG 003、Suchenellaceae NK3B 31 group, 野生サルの腸内細菌叢におけるRuminococcaceae NK4A214群、Ruminococcaceae UCG 014、[Eubacterium] coprostanoligenes群、CAG 873はヒトやイヌに比べて有意に高く、種差効果も大きかった（図6A,B）。Megasphaera, Megamonas, Turicibacter, Cetobacterium, Collinsella, Holdemanella, Sarcina, [Ruminococcus] gnavusグループは、イヌの腸内細菌叢において、ヒトおよび野生マカクよりも有意に多く、有意な指標効果を有する（図6A,B）。さらに、高地環境と低地環境におけるヒト、野生マカク、イヌの腸内細菌叢組成の相対量をLEFSeで解析したところ、高地環境ではActinobacillus, Alloprevotella, Anaerobiospirillum, Prevotella 2, Staphylococcus, Sutterella, およびVeillonellaは、高地環境では低地環境より有意に高く、高地環境指標を有していたが（図6C-E）、低地環境では、3種の相対存在量が有意に高い指標微生物相は見出せなかった。

図6
www.frontiersin.org
図 6. 同一高度環境における異なる種間および同一種における異なる高度環境間における腸内細菌叢の属レベルLEFSe検定（LDA > 2、p < 0.05）を示すヒートマップ。(A）高地での3種間の比較、（B）低地での3種間の比較、（C）ヒトの高地と低地の比較、（D）マカクの高地と低地の比較、（E）イヌの高地と低地の比較。HHは高所ヒト、HDは高所イヌ、HMは高所野生ザル、LHは低所ヒト、LDは低所イヌ、LMは低所野生ザル、LWは低所コヨーテを意味する。

3.3. 腸内細菌叢の集合プロセス測定
NCMによる彼らの腸内細菌叢の集合構造の解析の結果、高高度環境、低高度環境ともに、野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢は中立モデルに対して中程度の適合性を示した（図7）。種を超えたモデルの適合度は、高・低標高集団において、野生マカク（HM：R2＝0.766、LM：R2＝0.64）＞ヒト（HH：R2＝0.673、LH：R2＝0.63）＞犬（HD：R2＝0.576、LD：R2＝0.466）という順序で推移していることが示された。一方、高地環境における野生サル、ヒト、イヌの腸内細菌叢の適合度は、低地環境におけるそれよりも高かった。このことは、野生マカクの腸内細菌叢は、高地であれ低地であれ、ほとんどが確率的プロセスの影響を受けていることを示している。高地環境における野生のマカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢は、低地環境よりも確率的なプロセスの影響を受けていることがわかる。また、腸内細菌叢の拡散係数に関連するメタコミュニティサイズと移動率（Nm）値の積では、高地環境では野生マカク（HH: 764, HM: 1,257, HD: 1,139; LH: 136, LM: 466, LD: 171）が最も拡散係数が大きく、次いで犬、人間であることがわかった。一方、高地環境の野生サル、ヒト、イヌは、低地環境よりも腸内細菌叢の拡散係数が高い。また、高地環境における野生ザル、ヒト、イヌの移動率「m」は、低地環境よりも有意に高いことがわかった（図7）。

図7
www.frontiersin.org
図7. NCMに基づく、異なるグループ分けにおける腸内細菌叢コミュニティ集合のランダムプロセスの定量的結果。黒実線はNCMのベストフィット、黒破線はモデル予測値の95%信頼区間を表す。NCM予測よりも発生頻度の高いASVと低いASVは異なる色で表示されている。"Nm "は拡散係数を、"Rsqr "はモデルへの適合度を示す。HHは高所作業者、HDは高所作業犬、HMは高所作業野猿、LHは低所作業者、LDは低所作業犬、LMは低所作業野猿を表す。

4.考察
宿主の食事と系統関係は、腸内細菌叢の組成と構造に影響を与える2大要素である（Groussin et al., 2017; Youngblut et al., 2019）。系統関係や形態面では、ヒトと野生のマカクの系統関係が近く、オオカミとイヌの系統関係が近い（dos Reisら、2012；Wangら、2013）。イヌはヒトによって早期に家畜化されたため，ヒトとの接触がより近く，食性の類似性も高い（Wang et al.，2013）。本研究では、同一標高の異なる種のβ多様性解析により、腸内細菌叢組成多様性において、ヒトとイヌの類似性はヒトと野生マカクよりも高く、低標高のイヌはオオカミとの類似性が高いことが判明した。また、コア共有微生物相解析では、コアシャード微生物相の相対的な存在量は、ヒトとイヌの間で最も高く、次いでオオカミとイヌの間、最後にヒトと野生サルの間であることがわかった。ベータ多様性解析の結果、高地環境では、ヒトとイヌの間の加重および非加重UniFrac距離がヒトとマカクの間の距離より有意に小さく（p < 0.05）、低地環境では、ヒトとイヌの間の非加重UniFrac距離もヒトとマカクの間の距離より有意に小さい（p < 0.05）ことが判明した。これは、ヒト、イヌ、マウス、ブタのメタゲノム研究を通じてCoelhoら（2018）が得た結果とも一致する（Coelho et al.）これらの結果は、同じ標高の環境では、類似の食事がイヌとヒトの腸内細菌叢の収束を促進することを示しています。一方、我々の結果は、異なる種間の腸内細菌叢の構成に対する遺伝的関係の影響が弱いと思われることも示している。これは、脊椎動物において、種間の腸内細菌叢組成の違いは宿主の進化的分岐時間と正の相関があり、腸内細菌叢組成は種間よりも宿主種内でより類似しているという知見も裏付けます（Moellerら、2017；Songら、2020；Dillardら、2022）。また、本研究では、α多様性解析により、より複雑な食事をする野生マカクの腸内細菌叢の多様性は、より単純な食事をするヒトやイヌよりもはるかに高い（p < 0.05）ことがわかり、野生マカクの腸内細菌叢組成は高い多様性を有することが示されました。サンプリング期間中、ヒトとイヌの食事は米、麺、肉、果物、野菜が中心で似ているが、野生マカクはセルロースやリグニンを多く含む葉や果実を主に食べており、腸内細菌叢の多様性を高めるための追加資源となっている可能性があることが観察された。また、野生の自然環境（土壌、大規模、季節性、社会的相互作用など）で生活する野生のマカクは、人間や犬と比較して、より多様な微生物群集にさらされています（Raulo et al.）中立的な分散によって制限され、宿主がより多くの環境微生物種と接触するほど、微生物種は宿主に残りやすくなる（Burns et al., 2016; Clayton et al., 2018; Ross et al., 2018）ため、野生マカクの腸内細菌叢は、ヒトや犬のそれよりもアルファ多様であると考えられる。

哺乳類の腸内細菌叢は、生物が生息地に分散し、その後、自然選択（＝生息地の濾過）、ドリフト、in situでの多様化によって形成されている（Vellend, 2010）。哺乳類の系統比較から、哺乳類種の腸内環境間の選択圧の違いが腸内細菌叢の多様化に寄与していることが示唆されている（Moellerら、2017）。地理的な近接性と捕食者-被食者相互作用により、遠縁の宿主種間で腸内細菌叢が流動し、分類目的の異なる肉食哺乳類と草食哺乳類に属する腸内細菌叢が収斂する（Moeller et al.、2017）。また、環境におけるドリフトや選択も、動物に生息する腸内細菌叢の集合体に影響を与えることが研究で明らかになっている（Trosvik et al., 2018）が、高地環境における低温、低酸素、高紫外線強度は、動物の生存に大きな課題を与える（Simonson et al., 2010; Yu et al., 2016; Zhu et al., 2021）。これまでの研究で、長期の低酸素環境では、チベットの遺伝子型が環境適応性に向かって変化し（Beall, 2011）、同時に腸内細菌叢の組成構造の変化も促進されることが示されている。また、組成的に多様な腸内細菌叢は、腸内ミクロ生態系の安定性を促進し、宿主の食物発酵率を高め、宿主が高地環境に適応するのを助けることができる（Li and Zhao, 2015; Zhang et al, 2016）。本研究でも同様の結果が得られた。α多様性では、高地環境におけるヒト、野生ザル、イヌの腸内細菌叢のACE指数は、低地環境よりも有意に高いことが示された。しかし、ヒトとマカクのSimpson indexは高地環境と低地環境で有意差はなく、ヒトのShannon indexも高地環境と低地環境で有意差はない。これらの結果は、高地におけるヒト、野生マカク、イヌの腸内細菌叢はより多くの種が存在するが、ヒトと野生マカクには少数の個体にしか存在しない固有の細菌叢が存在することを示している。ベータ多様性の結果、野生マカク、ヒト、イヌのUniFrac距離は加重・非加重ともに高地環境では低地集団より有意に小さく（p<0.05）、腸内細菌叢構成の類似性は低地環境より有意に高いことが示された。また、コア共有微生物叢解析では、各被験者のコア微生物叢の種比と相対存在量が、低高度環境よりも高高度環境で有意に高いことがわかった（p < 0.05）。これらの結果は、野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢の収束と共有が高地環境でより顕著になり、野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢の収束と適応を強力に後押ししていることを強く示している。また、β多様性解析の結果、高高度・低高度における3種間の腸内細菌叢のクラスタリングは、重み付きUniFrac距離よりも非重み付きUniFrac距離の方がより顕著であることがわかった。高地では、ヒトとイヌの間のUniFrac距離の加重・非加重は、ヒトとマカクの間より有意に低かった（p＜0.05）。また、コア共有微生物相解析の結果、ヒトとイヌのコア微生物相の相対存在量は、低高度環境では89%以上、高高度環境では97%に達していることがわかった。これらの結果から、野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢の高地環境への収束適応に対する高度の寄与は、主に細菌叢の組成的多様性に反映され、異なる種間のコア共有細菌叢の存在量に間接的に影響することが示唆された。そして、高地環境では、類似した食事が、多様性と存在量の観点から、それらのさらなる収束を促進する。

また、NCM解析の結果、腸内細菌叢の分散度や確率的要因による影響は、高標高の野生マカク、ヒト、イヌの集団で高いことが判明した。これは、今回サンプリングした高地における人間の生活様式が放牧や森林下での採集が中心であり、放牧地や森林下採集地が野生のマカクの主な生息地でもあることに起因していると思われる。また、犬のサンプルは地域住民の飼育個体群からであり、ニッチの重複が高い。その結果、種間の接触は低標高集団よりも緊密であり、高標高環境における低温・低酸素・高照度紫外線の選択圧は、異種間の腸内細菌叢の拡散・移動・融合を共同して引き起こすことになる。また、高地では、極限環境のストレスと人間の天然資源に依存した生活パターン（放牧や下草刈り）が密接に関係しており、高地における野生サル、人間、犬の腸内細菌叢の収束を促す重要な要因にもなっている。

分類学的組成解析の結果、3種の哺乳類の腸内細菌叢ではFirmicutesとBacteroidetesが優勢であり、これまでの知見（Duncan et al., 2008; Fogel, 2015）と整合的であった。LEFSe解析の結果、高地環境における野生のマカク、ヒト、イヌのActinobacillus、Alloprevotella、Anaerobiospirillum、Plevotella 2、Staphylococcus、Sutterella、Veillonellaの存在量は低地環境より有意に高く、高地環境を示す上で大きな役割を持っているが、低地環境では3種の相対存在量が著しく高い指標微生物叢は見いだせなかった。これまでの研究で、アクチノバシラスは血圧調節において収縮期血圧と有意に正の相関があることが分かっている（Chen B. Y. et al., 2022）。アロプレボテラは、炭水化物を利用し、発酵を経て2つの主要な最終代謝物である酢酸とコハク酸を生成することができ（Xiao et al.、2013）、同時に心血管リスクを低減する効果もある（Kong et al.、2019）。しかし、標高は収縮期血圧（SBP）と正の線形関係を持ち、宿主血圧に重要な影響を及ぼす（Aryal et al.、2016）。これらの結果は、ActinobacillusとAlloprevotellaが多く存在することで、宿主が血圧を調節し、高地の低酸素環境に適応することができることを示しています。Anaerobiospirillumは、犬や猫の糞便から分離される。グルコース代謝を利用してコハク酸と酢酸を生成することができるが、微量の乳酸やギ酸を形成することもある（Davis et al.、1976）。Prevotellaは動物の腸内に広く分布するプロバイオティクスで、タンパク質や炭水化物の分解を助ける（Davis et al., 1976; Kovatcheva-Datchary et al., 2015）。Sutterellaはマウスの肥満と関連していることが確認された（Liu et al.、2018）。このことから、これらの微生物群は、高地に生息する野生のマカク、ヒト、イヌの腸内に有意に多く存在し、宿主が食物を消化・分解してエネルギー物質を生産することを促進し、高地環境における高いエネルギー需要に宿主が適応することを支援することが期待されます。Veillonellaはパフォーマンスを高めることができる微生物群の一種で、乳酸を炭素源として、乳酸をプロピオン酸に素早く分解し、それによって乳酸の濃度を下げ、スポーツパフォーマンスを向上させます（Scheiman et al.、2019）。多量に存在するVeillonellaは宿主の耐性を向上させることができ、高地環境への適応を促している。ブドウ球菌は、ベリーで発見され、典型的には外科手術や皮膚感染症、呼吸器疾患、食中毒を引き起こす（Licitra, 2013）が、なぜ高地の野生マカク、ヒト、犬の腸内のブドウ球菌の存在量が低地のそれよりも著しく高いのか、その理由を解明する必要がある。これらの結果は、これらの共通する特徴的な細菌が、エネルギー補償や低酸素適応など、野生マカク、ヒト、イヌの高地環境への適応に重要な役割を担っていることを示唆している。

結論として、我々の結果は、食事と高地が、野生マカク、ヒト、イヌの高地環境への腸内細菌叢の収束的適応を強く促していることを示している。中でも、野生マカク、ヒト、イヌの腸内細菌叢の収束的適応に対する高地環境の寄与は、主に細菌叢の組成的多様性に反映され、異なる種間で共有されるコアな細菌叢の存在量に間接的に影響する。そして、高地環境では、類似の食餌が多様性と存在量の観点から、それらのさらなる収束を促進する。一方、高地に生息する動物の腸内細菌叢の収束は、宿主間の微生物拡散が一因である可能性がある。また、高地環境の野生マカク、ヒト、イヌでは微生物叢が著しく濃縮されており、宿主のエネルギー補償や心血管調節に重要な役割を果たし、高地環境の高エネルギー需要や低酸素圧への適応を助けていることが明らかになった。

データの利用可能性に関する声明
本研究で紹介したデータセットは、オンラインリポジトリで見ることができる。リポジトリ名とアクセッション番号は、https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA760678 をご参照ください。

倫理に関する声明
サンプル採取の前に、すべての人体実験は四川農業大学動物福祉動物倫理委員会（SKY-S20171006）の承認を受けた。患者/参加者は、この研究に参加するために、書面によるインフォームドコンセントを提供した。サンプル採取の前に、すべての動物作業は四川農業大学の動物福祉と動物倫理委員会（SKY-S20171006）の承認を受けた。この研究に動物を参加させるために、所有者から書面によるインフォームドコンセントを得た。

著者による貢献
HuX、JZ、YYは実験を計画し、最初のドラフトを書いた。MD, HoX, SY, YX, DL, MX, QN, MZは糞便サンプルの採取と予備調製を行った。最終原稿は全著者が修正に協力し、承認した。

資金提供
本研究は，中国国家自然科学基金会より助成を受けた（31870355）．

謝辞
本研究のために試料を提供してくれたボランティアに感謝するとともに、試料採取や実験に協力してくれたKechu Zhang, Fazal Karim, Pu Zhao, Qian Su, Mengshi Yu, Lin Zhang, Zuxiang Jinに心からお礼を申し上げたい。

利益相反
著者らは、本研究が利益相反の可能性があると解釈される商業的または金銭的関係のない状態で実施されたことを宣言する。

出版社からのコメント
本論文で述べられたすべての主張は、著者個人のものであり、必ずしも所属団体、出版社、編集者、査読者のものを代表するものではありません。本論文で評価される可能性のある製品，あるいはそのメーカーが行う可能性のある主張は，出版社によって保証または承認されたものではない．

補足資料
本論文の補足資料は，https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2023.1067240/full#supplementary-material に掲載されています。

略語
ASV, Amplicon sequence variants; VFAs, volatile fatty acids; VN, Venn; LEfSe, Linear Discriminant Analysis (LDA) Effect Size; ANOSIM, Analysis of similarities; PCoA, Principal Co-ordinates Analysis; NCM, neutral community model; FMT, Fecal microbial transmission; GF, Germ-free; SBP, Systolic blood pressure.の略。

参考文献
Aryal, N., Weatherall, M., Bhatta, Y. K., and Mann, S. (2016). 高地に永住する成人の血圧と高血圧：系統的レビューとメタアナリシス。ハイアルト．Med. Biol. 17, 185-193. doi: 10.1089/ham.2015.0118.

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Bäckhed, F., Ley, R. E., Sonnenburg, J. L., Peterson, D. A., and Gordon, J. I. (2005). ヒト腸管における宿主-細菌相互作用。サイエンス 307, 1915-1920.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

ベオール、C. M. (2011). チベットにおける遺伝子の変化 High Alt. Med. 12, 101-102.

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

Blaut, M., Collins, M. D., Welling, G. W., Doré, J., Van Loo, J., and De Vos, W. (2002). 腸内細菌叢研究のための分子生物学的手法：EU human gut flora project. このように、腸内細菌叢を研究するための分子生物学的手法として、EUのヒト腸内細菌叢プロジェクトがある。

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Burns, A. R., Stephens, W. Z., Stagaman, K., Wong, S., Rawls, J. F., Guillemin, K., et al.（2016）。宿主発生に伴うゼブラフィッシュの腸内細菌群集の構築に対する中立プロセスの寄与。ISME J. 10, 655-664. doi: 10.1038/ismej.2015.142.

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Callahan, B. J., Mcmurdie, P. J., Rosen, M. J., Han, A. W., Johnson, A. J., and Holmes, S. P. (2016).を参照。DADA2: Illuminaアンプリコンデータからの高解像度サンプル推定。Nat. Methods 13, 581-583. doi: 10.1038/nmeth.3869

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Chan, A. W., Chong, K. Y., Martinovich, C., Simerly, C., and Schatten, G. (2001). 成熟卵母細胞へのレトロウイルス遺伝子導入により作出されたトランスジェニックサル。サイエンス 291, 309-312.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Chen, B.-Y., Lin, W.-Z., Li, Y.-L., Bi, C., Du, L.-J., Liu, Y., and al. (2022). 高血圧症における口腔内細菌叢と口腔内-腸内細菌伝播の役割。J. Adv. Res. 43, 147-161. doi: 10.1016/j.jare.2022.03.007

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

このような場合、「ImageGP」を利用することです。ImageGP: an easy-to-use data visualization web server for scientific researchers.iMeta 1:e5. doi: 10.1002/imt2.5.

CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Chen, T., Zhang, H., Liu, Y. X., and Huang, L. (2021). EVenn：再現性があり編集可能なベン図とベンネットワークをオンラインで簡単に作成できる。J. Genet. Genomics 48, 863-866. doi: 10.1016/j.jgg.2021.07.007.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Chen, W., Ren, K., Isabwe, A., Chen, H., Liu, M., and Yang, J. (2019).（チェン、ウェー、レン、ケー、イサブエ、チェン、エイチ、リュー、ヤン、ヤン）。確率的プロセスは、雨季と乾季にまたがる亜熱帯の河川における微核生物群集の集合を形成する。マイクロバイオーム 7:138. doi: 10.1186/s40168-019-0749-8

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Clayton, J. B., Gomez, A., Amato, K., Knights, D., Travis, D. A., Blekhman, R., et al. (2018). 非ヒト霊長類の腸内細菌叢：生態学と進化の教訓」（The gut microbiome of nonhuman primates: Lessons in ecology and evolution. Am. J. Primatol. 80:e22867. doi: 10.1002/ajp.22867.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Coelho, L. P., Kultima, J. R., Costea, P. I., Fournier, C., Pan, Y., Czarnecki-Maulden, G., et al. (2018). 遺伝子量と食事への反応におけるイヌとヒトの腸内マイクロバイオームの類似性。マイクロバイオーム6:72. doi: 10.1186/s40168-018-0450-3

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Davis, C. P., Cleven, D., Brown, J. L., Balish, E. J. I. J. O. S., and Microbiology, E. (1976). Anaerobiospirillum, a new genus of spiral-shaped bacteria. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 26, 498-504. doi: 10.1099/00207713-26-4-498

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

デ・フィリッポ、C.、カヴァリエリ、D.、ディ・パオラ、M.、ラマゾッティ、M.、プーレ、J.B.、マサール、S.、他（2010）。ヨーロッパとアフリカの農村部の小児における比較研究によって明らかになった腸内細菌叢の形成における食事の影響。Proc. Natl. Acad. 10.1073/pnas.1005963107。

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Dillard, B. A., Chung, A. K., Gunderson, A. R., Campbell-Staton, S. C., and Moeller, A. H. (2022). 都市環境における野生動物の腸内細菌叢のヒト化.elife 11:e76381. doi: 10.7554/eLife.76381.

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

ドミンゲス-ベロ、M.G.、コステロ、E.K.、コントレラス、M.、マグリス、M.、イダルゴ、G.、フィーア、N.、その他（2010年）。新生児の初期微生物叢の獲得と構造は、出産形態によって左右される。Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 11971-11975.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Dos Reis, M., Inoue, J., Hasegawa, M., Asher, R. J., Donoghue, P. C., and Yang, Z. (2012).。胎盤哺乳類の系統樹のタイムスケールを推定する上で、ファイロゲノムデータセットは精度と正確さの両方を提供します。Proc. Biol. Sci. 279, 3491-3500.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Duncan, S. H., Lobley, G. E., Holtrop, G., Ince, J., Johnstone, A. M., Louis, P., et al.（2008）。ダイエット、肥満、減量に関連するヒトの大腸内細菌叢。Int. J. Obes. 32, 1720-1724.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Fackelmann, G., Gillingham, M. A. F., Schmid, J., Heni, A. C., Wilhelm, K., Schwensow, N., et al.（2021年）。野生動物の腸内細菌叢へのヒトの侵入。Commun. 生物学 4:800.

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Fadrosh, D. W., Ma, B., Gajer, P., Sengamalay, N., Ott, S., Brotman, R. M., et al.(2014)。An improved dual-indexing approach for multiplexed 16S rRNA gene sequencing on the Illumina MiSeq platform（イルミナMiSeqプラットフォームにおける多重化16S rRNA遺伝子シーケンスのための改良型デュアルインデックスアプローチ）。マイクロバイオーム 2:6.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

フォーゲル、A.T. (2015). 野生のキツネザルの腸内マイクロバイオーム：同所的なLemur cattaとPropithecus verreauxiの比較。Folia Primatol (Basel). 86, 85-95. doi: 10.1159/000369971

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Goodrich, J. K., Waters, J. L., Poole, A. C., Sutter, J. L., Koren, O., Blekhman, R., and al. (2014). ヒトの遺伝学は腸内細菌を形成する。セルズ 159, 789-799.doi: 10.1016/j.cell.2014.09.053

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Groussin, M., Mazel, F., Sanders, J. G., Smillie, C. S., Lavergne, S., Thuiller, W., and al. (2017). 進化の時間をかけて哺乳類の腸内細菌を形成するプロセスを解明する。Nat. Commun. 8:14319. doi: 10.1038/ncomms14319

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Hall, M., and Beiko, R. G. (2018). QIIME2による16S rRNA遺伝子解析。Methods Mol. Biol. 1849, 113-129. doi: 10.1007/978-1-4939-8728-3_8.

CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Huang, G., Wang, L., Li, J., Hou, R., Wang, M., Wang, Z., et al.（2022）。ジャイアントパンダにおける低脂肪食への生理的適応のために、腸内細菌群の季節的シフトが宿主末梢のサーカディアンリズムを同期させる。Cell Rep. 38:110203. doi: 10.1016/j.celrep.2021.110203.

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Huang, G., Wang, X., Hu, Y., Wu, Q., Nie, Y., Dong, J., et al.（2021）。食事が竹を食べる種の腸内細菌群の収束進化を促す。中国生命科学64, 88-95.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Kong, C., Gao, R., Yan, X., Huang, L., and Qin, H. (2019). プロバイオティクスは、高脂肪食または高ショ糖食を与えた肥満マウスの腸内細菌叢の異常に改善する。ニュートリション 60, 175-184. doi: 10.1016/j.nut.2018.10.002

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

Kovatcheva-Datchary, P., Nilsson, A., Akrami, R., Lee, Y. S., De Vadder, F., Arora, T., et al. (2015). 食物繊維によるグルコース代謝の改善は、Prevotellaの存在量の増加と関連している。Cell Metab. 22, 971-982. doi: 10.1016/j.cmet.2015.10.001.

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Ley, R. E., Hamady, M., Lozupone, C., Turnbaugh, P. J., Ramey, R. R., Bircher, J. S.他（2008）. 哺乳類の進化とその腸内細菌。サイエンス 320, 1647-1651.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

レイ、R.E.、ピーターソン、D.A.、ゴードン、J.I. (2006). ヒト腸内の微生物多様性を形成する生態学的および進化的な力。このような状況下において、「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」。

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Li, H., Li, T., Beasley, D. E., Heděnec, P., Xiao, Z., Zhang, S., et al.（2016）。Diet diversity is associated with Beta but not alpha diversity of Pika gut microbiota. Front. Microbiol. 7:1169. doi: 10.3389/fmicb.2016.01169.

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Li, K., Dan, Z., Gesang, L., Wang, H., Zhou, Y., Du, Y., et al.（2016）。異なる高度に住むチベット族と漢族の原住民集団の腸内細菌叢の比較解析。PLoS One 11:e0155863. doi: 10.1371/journal.pone.0155863.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Li, L., and Zhao, X. (2015). バーコード付き454パイロシーケンスによる、低高度または高高度に住むチベット人と中国漢人の糞便微生物相の比較解析(Transmission of fecal microbiota in Tibetan and Chinese Han living at low or high altitude by barcoded 454 pyrosequencing). Sci. Rep. 5:14682. doi: 10.1038/srep14682

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Licitra, G. (2013). 語源: スタフィロコッカス。エマージェンシー・インフェクト（Emerg. Dis. 19:1553.論文番号: 10.3201/eid1909.ET1909

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

Liu, G., Bei, J., Liang, L., Yu, G., Li, L., and Li, Q. (2018). スタキオースは、高脂肪食/ストレプトゾトシン誘発2型糖尿病ラットの腸内細菌叢を調節することで炎症を改善する。モル. Nutr. Food Res. 62:e1700954. doi: 10.1002/mnfr.201700954.

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Ma, Y., Ma, S., Chang, L., Wang, H., Ga, Q., Ma, L., et al.（2019）。土着動物における高地への腸内細菌叢の適応。Biochem. Biophys. Res. Commun. 516, 120-126. doi: 10.1016/j.bbrc.2019.05.085.

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Moeller, A. H., Foerster, S., Wilson, M. L., Pusey, A. E., Hahn, B. H., and Ochman, H. (2016). 社会的行動がチンパンジーの汎マイクロバイオームを形成する。サイエンス・アドバンス 2:e1500997.doi: 10.1126/sciadv.1500997

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Moeller, A. H., Suzuki, T. A., Lin, D., Lacey, E. A., Wasser, S. K., and Nachman, M. W. (2017). 分散制限により、哺乳類の腸内細菌叢の多様化が促進される。Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 114, 13768-13773. doi: 10.1073/pnas.1700122114

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Raulo, A., Ruokolainen, L., Lane, A., Amato, K., Knight, R., Leigh, S., et al.（2018）。アカハラギツネ（Eulemur rubriventer）の社会行動と腸内細菌叢：社会性の進化における免疫の役割の探索において。J. Anim. Ecol. 87, 388-399.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Ross, A. A., Müller, K. M., Weese, J. S., and Neufeld, J. D. (2018). 包括的な皮膚マイクロバイオーム解析により、ヒトの皮膚の独自性と哺乳綱内の系統共生の証拠が明らかになりました。Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 115, E5786-e5795. doi: 10.1073/pnas.1801302115.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Scheiman, J., Luber, J. M., Chavkin, T. A., Macdonald, T., Tung, A., Pham, L. D., et al. (2019). エリートアスリートのメタオミクス解析により、乳酸代謝を介して機能するパフォーマンス向上微生物が特定された。Nat. Med. 25, 1104-1109. doi: 10.1038/s41591-019-0485-4

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Simonson, T. S., Yang, Y., Huff, C. D., Yun, H., Qin, G., Witherspoon, D. J., et al.（2010）。チベットにおける高地適応の遺伝的証拠。サイエンス 329, 72-75.

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

Song, S. J., Sanders, J. G., Delsuc, F., Metcalf, J., Amato, K., Taylor, M. W., et al.(2020).。脊椎動物の腸内細菌群の比較解析により、鳥類とコウモリの収束が明らかになった。MBio 11:e02901-19. doi: 10.1128/mBio.02901-19

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Sugden, S., Sanderson, D., Ford, K., Stein, L. Y., and St Clair, C. C. (2020).都市部のコガタイワシにおけるマイクロバイオームの変化。都市コヨーテの変化したマイクロバイオームが、人為的な食事と健康不良の関係を媒介する。サイエンス・リポート10:22207.doi: 10.1038/s41598-020-78891-1

PubMed Abstract｜Cross Text｜Google Scholar

Sugden, S., St Clair, C. C., and Stein, L. Y. (2021). コヨーテの胃腸微生物叢の生物地理学的プロファイルにおける個体および部位特異的変動。Microb. Ecol. 81, 240-252.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Trosvik, P., De Muinck, E. J., Rueness, E. K., Fashing, P. J., Beierschmitt, E. C., Callingham, K. R., et al.(2018).。マルチレベルの社会構造と食事が、唯一の放牧霊長類であるゲラダザルの腸内細菌叢を形成している。マイクロバイオーム6:84. doi: 10.1186/s40168-018-0468-6

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Tung, J., Barreiro, L. B., Burns, M. B., Grenier, J. C., Lynch, J., Grieneisen, L. E., et al. (2015). 社会的ネットワークは、野生のヒヒの腸内マイクロバイオーム組成を予測するelife 4:e05224.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Vaishampayan, P. A., Kuehl, J. V., Froula, J. L., Morgan, J. L., Ochman, H., and Francino, M. P. (2010).比較メタゲノム解析と個体群解析。母親と乳児の腸内細菌叢の比較メタゲノム解析と集団動態。Genome Biol. 2, 53-66.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Vellend, M. (2010). 群集生態学における概念的統合。Q. Rev. Biol. 85, 183-206.

クロスレフ・フルテキスト｜Google Scholar

Wang, G. D., Zhai, W., Yang, H. C., Fan, R. X., Cao, X., Zhong, L.、他 (2013). イヌにおける選択のゲノミクスとイヌとヒトの並行進化。Nat. Commun. 4:1860.論文番号: 10.1038/ncomms2814

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Wang, G. D., Zhai, W., Yang, H. C., Wang, L., Zhong, L., Liu, Y. H., et al.（2016）。Out of southern East Asia: the natural history of domestic dogs across the world. Cell Res. 26, 21-33. doi: 10.1038/cr.2015.147.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Wang, X., Wu, X., Shang, Y., Gao, Y., Li, Y., Wei, Q., et al.（2022）。高地は、有蹄類の腸内細菌叢におけるα多様性と指標微生物叢の収束的進化を駆動する。Front. Microbiol. 13:953234.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Wu, Y., Yao, Y., Dong, M., Xia, T., Li, D., Xie, M.、他（2020年）。高地環境におけるアカゲザルの腸内細菌群集の特徴づけ。BMC Microbiol. 20:68. doi: 10.1186/s12866-020-01747-1

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Xia, T., Yao, Y., Wang, C., Dong, M., Wu, Y., Li, D., et al.（2021）。中国西部の野生チベットザル（Macaca thibetana）のコホートにおける腸内細菌叢の季節的動態。Glob. Ecol. Conserv. 25:e01409. doi: 10.1016/j.gecco.2020.e01409

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

Xiao, X., Li, Y., and Xiao, L. (2013). 2009年--2012年にヒト口腔内から発見・推薦された新種・新属。West China J. Stomatol. 31, 217-220.

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

Xue, Z., Zhang, W., Wang, L., Hou, R., Zhang, M., Fei, L., et al.（2015）。竹を食べるジャイアントパンダは肉食動物に似た腸内細菌叢を保有し、過度の季節変動がある。MBio 6, e00022-e00015. doi: 10.1128/mBio.00022-15

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Yan, M. A., Xin, X., Jiakai, F. A. N., and Benyin, Z. (2021). 青海チベット高原で放牧されたヤクの腸内細菌叢の多様性に及ぼす標高の影響. Microbiol. China 49, 620-634. doi: 10.13344/j.microbiol.china.210752.

クロスレフフルテキスト｜Google Scholar

Yao, R., Dai, Q., Wu, T., Yang, Z., Chen, H., Liu, G., et al.（2021）。無脊椎動物から脊椎動物に渡るフライオーバー系統：ジャイアントパンダと昆虫は、極めて類似した腸内細菌叢を共有している。Comput. Struct. Biotechnol. J. 19, 4676-4683.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Youngblut, N. D., Reischer, G. H., Walters, W., Schuster, N., Walzer, C., Stalder, G., et al.(2019).。宿主の食事と進化史は、脊椎動物のクレード間で腸内細菌の多様性の異なる側面を説明する。Nat. Commun. 10:2200. doi: 10.1038/s41467-019-10191-3

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Yu, L., Wang, G. D., Ruan, J., Chen, Y. B., Yang, C. P., Cao, X., and al. (2016). スナネズミザル（Rhinopithecus）のゲノム解析により、高地適応に関連する遺伝子とプロセスを同定。Nat. Genet. 48, 947-952. doi: 10.1038/ng.3615

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Zeng, B., Zhang, S., Xu, H., Kong, F., Yu, X., Wang, P., et al.（2020）。チベット人とチベット豚の腸内細菌叢は、高地環境と低地環境で異なる。Microbiol. Res. 235:126447. doi: 10.1016/j.micres.2020.126447.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Zhang, W., Liu, W., Hou, R., Zhang, L., Schmitz-Esser, S., Sun, H., et al.（2018）。加齢に伴うマイクロバイオームから、ジャイアントパンダはセルロースではなくヘミセルロースを食べて生きていることが明らかになった。ISME J. 12, 1319-1328. doi: 10.1038/s41396-018-0051-y

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

このような場合、「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」etc. ジャイアントパンダの腸内細菌叢の機能を解析するための潜在的なモデルの評価。Front. Microbiol. 13:1086058. doi: 10.3389/fmicb.2022.1086058.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Zhang, Z., Xu, D., Wang, L., Hao, J., Wang, J., Zhou, X., et al.（2016）。高地哺乳類におけるルーメン微生物群の収斂進化。Curr. Biol. 26, 1873-1879. doi: 10.1016/j.cub.2016.05.012

PubMed Abstract｜CrossRefフルテキスト｜Google Scholar

Zhao, J., Yao, Y., Li, D., Xu, H., Wu, J., Wen, A., et al. (2018). 中国アカゲザル（Macaca mulatta）の6つの地理的集団における腸内細菌叢の特徴づけ、高地環境への適応を示唆。Microb. Ecol. 76, 565-577.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

Zhu, H., Zhong, L., Li, J., Wang, S., and Qu, J. (2021). 青海チベット高原の異なる標高に生息するプラトーピカ（Ochotona curzoniae）の代謝関連遺伝子の発現の違い. Front. Genet. 12:784811.

PubMed Abstract｜CrossRef Full Text｜Google Scholar

キーワード：高地環境、収束的適応、腸内細菌叢、16S rRNA遺伝子、アカゲザル

引用元 Zhao J, Yao Y, Dong M, Xiao H, Xiong Y, Yang S, Li D, Xie M, Ni Q, Zhang M and Xu H (2023) Diet and high altitude strongly drive convergent adaptation of gut microbiota in wild macaques, human, and dogs to high altitude environments.「高地環境における腸内細菌の収束的適応は、食事と高地によって大きく左右される。Front. Microbiol. 14:1067240.

Received: 2022年10月11日; Accepted: 2023年2月03日
公開：2023年2月23日

編集者

成都生物学研究所（CAS）、中国、Wei Zhu氏
レビューした人

Sunil Banskar, University of Arizona, United States（アリゾナ大学、米国
Wenping Zhang, Chengdu Research Base of Giant Panda Breeding, China（中国・成都ジャイアントパンダ繁殖研究基地
Copyright © 2023 Zhao, Yao, Dong, Xiao, Xiong, Yang, Li, Xie, Ni, Zhang and Xu. これは、クリエイティブ・コモンズ表示ライセンス（CC BY）の条件の下で配布されるオープンアクセス論文です。原著者および著作権者のクレジットを表示し、本誌の原著を引用することを条件に、他のフォーラムでの使用、配布、複製を許可する。本規定に従わない使用・配布・複製は認めない。

*通信欄 Huailiang Xu, ✉ xuhuail@sicau.edu.cn

これらの著者は、この研究に等しく貢献しています。

免責事項：本論文で表明されたすべての主張は，あくまで著者のものであり，必ずしも所属機関のもの，あるいは出版社，編集者，査読者のものを代表するものではありません。この記事で評価される可能性のある製品、またはそのメーカーが行う可能性のある主張は、出版社によって保証または承認されるものではありません。

こんな人も見ています
森林土壌における豊富なバクテリアよりも希少なバクテリアの方が、多様性と炭素分解の関連性がより強い
Hui Cao, Suying Li, Huan He, Yaoqin Sun, Yichao Wu, Qiaoyun Huang, Peng Cai and Chun-Hui Gao.

高地におけるウシ科動物の腸内細菌群のα多様性と指標微生物群の収束的進化
王錫寶、呉小洋、商永泉、高英、李英、魏琴古、董月煥、梅雪松、周聖陽、孫国礼、劉立賢、李哥、張志浩、張宏海

メタボロミクスによるサルモネラ菌の乾燥ストレスおよび脱脂粉乳保存への対応
李紹徳、陳英基、曽智、曽海燕、馬卓林、陳思義、楊雄恒、張宏美

カリフォルニアの柑橘類果樹園におけるマイクロバイオームの多様性、構成および集合性
MengYuan Xi, Elizabeth Deyett, Jason E. Stajich, Ashraf El-Kereamy, M. Caroline Roper, Philippe E. Rolshausen.

異なる方法で管理された土壌における全原核生物および古細菌の分析に用いる2種類の標準的な16S rRNA遺伝子アンプリコンプライマー対の小規模評価
Jun Zhao、Jonathan Rodriguez、Willm Martens-Habbena

フッター

ガイドライン

探索

アウトリーチ

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？