我们的关键肠道微生物很可能来自奶牛——而我们正在失去它们。

历史上，驯化牛羊的同时，人类获得了这些动物的微生物，也获得消化纤维素的能力，加工食品的流行，导致肠道细菌多样性丧失，引起健康的风险。试问和我们一起被驯化的汪汪和喵喵们，它们是不是也存在类似的进化现象。

城市化和加工食品的兴起可能限制了我们肠道的微生物多样性。

即使是严格的素食者也需要一点帮助来消化植物。尽管人类口腔、胃和肠道内的酶可以分解糖果和土豆中的简单碳水化合物，但它们本身无法溶解纤维素——植物细胞壁的关键成分。相反，人们依赖于他们肠道中能分解纤维素的细菌来完成这项脏活。一个研究小组今天在《科学》杂志上报告说，我们的物种可能在数千年前家畜初期驯化阶段从奶牛或其他反刍动物那里首次获得了这些有益的微生物。一旦安顿在人类肠道中，这些外来者进化成为特定于人类的物种。然而，该小组得出结论，现在在某些人群中，尤其是在工业化国家的人们中，它们变得越来越稀少。

责任可能归咎于人类越来越倾向于沉迷于快餐和包装零食。哈德森医学研究所的微生物学家塞缪尔·福斯特（Samuel Forster）表示，食用高度加工的食品“[似乎]会改变这些细菌群落，这些变化可能对我们的长期健康产生不利影响”，他没有参与这项工作。

几年前，内盖夫本-古里安大学的微生物生态学家伊齐克·米兹拉希（Itzik Mizrahi）和萨拉·莫赖斯（Sarah Morais）惊讶地发现，莫赖斯在人类肠道中的微生物中发现了通常在牛肠道细菌中发现的一个名为cttA的基因。人们经常依赖肠道细菌将膳食纤维分解成副产品，如短链脂肪酸，这些物质维持着人类免疫和心血管系统的运行，并帮助推动我们的新陈代谢。深入研究人类肠道微生物组（该组织中细菌和其他细菌的混合体）的微生物学家此前发现了一种处理纤维素的细菌物种，但它缺乏cttA基因。

莫赖斯、米兹拉希和同事们想知道是否可能在人类肠道微生物中找到其他牛细菌基因，于是他们开始寻找含有cttA和其他编码称为纤维素体的分子复合物的基因的其他微生物，这种复合物可以降解纤维素，对牛和其他反刍动物的消化至关重要。研究人员扫描了近5000个牛肠道微生物DNA样本和92,143个人类肠道微生物DNA样本，最终确定了62个完整的人类和牛微生物基因组进行分析。

当该小组比较这些基因组中的纤维素体编码基因时，科学家们发现了三种人类肠道微生物物种，它们的纤维素体与牛细菌如此相似，以至于我们最有可能从那些动物那里获得了微生物的祖先，该小组报告说。米兹拉希认为，早期农民可能在大约1万年前的家畜初期驯化时期，在处理牛粪时最初获得了这些细菌。

众所周知，动物会将引起疾病的微生物传给人类，但普林斯顿大学的进化生物学家安德鲁·默勒（Andrew Moeller）表示，这项研究“暗示了[中性]——甚至可能是有益的——微生物也可以传播给人类”，他没有参与这项工作。

一旦进入人体，反刍动物的微生物适应了新环境并发生了多样化。米兹拉希团队报告说，一些微生物从其他细菌那里获得了基因，使它们能够消化其他复杂的淀粉，比如那些存在于玉米和小麦中的淀粉。

为了更好地理解这一历史，研究人员在来自墨西哥和美国西南部的1000至2000年前的人类粪便材料中，以及现代狩猎采集者和居住在农村环境的居民的粪便中寻找能降解纤维素的细菌。他们将这些数据与工业化国家的人类微生物数据进行了比较。“我认为以前没有人做过这样的工作，”佛罗里达大学的微生物组科学家戴安娜·塔夫特（Diana Taft）说。“这是一项令人印象深刻的工作。”

这项研究揭示，特定的降解纤维素的细菌菌株在几个世纪以来已经减少，甚至在许多工业化社会的人群中消失了，这很可能是因为那里的饮食往往含有较少的纤维素，而这些微生物需要纤维素才能繁荣。超过40%的古代人类样本有这些细菌，五分之一的现代狩猎采集者和农村居民也有。但是，来自丹麦、瑞典、美国和中国的等地的人中不到二十分之一的人有它们，该团队报告说。那些有这些微生物的人往往只有单一物种，并且数量相对较少。然而，研究人员说，没有这些细菌，消化纤维素将非常困难，如果不是不可能的。

“最根本的是，[由于]工业化，我们的肠道似乎失去了大量的微生物多样性，”根特大学的微生物生态学家汤姆·范德维尔（Tom Van de Wiele）说。“通过剥夺我们饮食中的膳食纤维，我们失去了帮助我们获得更好肠道健康的微生物。”

然而，丹麦技术大学的生物化学家伯纳德·保罗·亨利萨特（Bernard Paul Henrissat）表示，需要更多的工作来确保纤维素真的在人类的肠道中被分解，如果是的话，是由哪种细菌物种分解的。密歇根大学医学院的微生物学家埃里克·马滕斯（Eric Martens）也质疑这些细菌是否像在牛体内那样起作用。他指出，反刍动物需要非常长的时间来分解原始纤维素。他说，在人类中，这些细菌可能只是处理更易消化形式的纤维素。

尽管这项研究记录了细菌的损失，塔夫特说它也提供了一线乐观，即这些肠道微生物在其他动物中仍然存在，随时可以被重新获得。米兹拉希同意：“将牛视为这些重要功能的储备库是令人着迷的。”