肠道菌群的“适者生存”：为什么有的细菌能“统治”全球？

益生菌产品的货架上，同一菌种的不同菌株常被当作“同类”。2026年5月，一项发表于《Nature》的研究揭示了一个关键事实：同一菌种内不同菌株之间的遗传差异，这些差异不是随机产生的，而是由一种名为“全基因组选择性清除”的进化机制驱动——当一个细菌获得关键适应性优势后，其整个基因组会像“流行病”一样在全球人群中快速传播。更关键的是，这些进化事件与结直肠癌、炎症性肠病、糖尿病等疾病风险密切相关。这意味着，我们不能再将“益生菌”视为一个笼统的类别，而应深入到“菌株”层面进行精准评估。

菌株，才是肠道菌群的“基本单位”

当我们谈论“双歧杆菌”或“乳酸杆菌”时，我们通常是在“物种”层面讨论。但物种层面的分类掩盖了一个关键事实：同一物种内不同菌株之间的遗传差异，可能非常大。这种差异并非随机的，而是由进化力量塑造的。正如人类有不同种族和血统，肠道细菌也有自己的“家族谱系”。一些菌株在全球范围内广泛分布，另一些则局限于特定人群；一些与健康相关，另一些则与疾病风险增加有关。但问题是：这些菌株是如何形成的？为什么会有这样的不同？

选择性清除——肠道菌群的“达尔文时刻”

研究团队的核心发现是：全基因组选择性清除是驱动肠道菌群种群分化的普适机制。当一个细菌偶然获得了一个关键适应性优势，比如一个基因突变让它能更好地抵抗宿主免疫系统，那么这个优势菌株就会在群体中快速扩张，淘汰掉其他竞争菌株。随着优势菌株的扩张，它的整个基因组（包括那些与优势无关的基因）也一起“搭便车”扩散，这就是“全基因组选择性清除”(Genome-Wide Selective Sweep,GWSS)。它不是单个基因被选择，而是携带优势突变的整个基因组被选择。在扩张之后，这个优势菌株也会开始积累新的突变，逐渐分化成一个遗传上高度相似但又略有差异的菌株簇。研究团队称之为“清除簇”。

全球传播——肠道菌株的“跨大陆旅行”

研究团队发现，在77个共生菌清除簇中，有54个覆盖了多个大洲，其中42个没有表现出显著的地理偏好性。这意味着，这些清除簇不是局限于特定人群的“地方菌”，而是在全球不同人群中响应相似选择压力的“全球菌”。更令人惊讶的是清除的时间尺度，利用分子钟估算，部分清除簇的年龄不到100年。换句话说，一些肠道菌株在过去一个世纪内完成了全球扩张，其传播速度堪比病原体的流行病。一个极具代表性的例子是：研究团队在喀麦隆的巴卡人和贝蒂人，以及秘鲁的马特塞人中发现了完全相同的清除簇，但这两个群体从未有过直接接触，这个清除簇的全球传播，只能通过一系列由更“现代”人群介导的传播链条来解释。

图1 GWSS普遍存在于肠道微生物群中

疾病关联——不同清除簇，不同命运

清除簇不仅是进化上的“单位”，更是功能上的“单位”。研究团队分析了6,783个宏基因组样本与五种宿主表型（结直肠癌、克罗恩病、溃疡性结肠炎、2型糖尿病、高龄）的关联，发现一个关键模式：同一菌种内的不同清除簇，与完全不同的疾病呈正相关或负相关。以单形拟杆菌（Bacteroides uniformis）为例：该菌种在物种层面与五种表型均无显著关联。但深入到清除簇层面，发现四个清除簇各自与不同的疾病呈正相关。这意味着，同一菌种内的不同菌株，可能对宿主健康产生截然不同的影响。倘若只在“物种”水平上检测一个人的肠道菌群，可能会错过这些关键的功能差异。为什么不同清除簇与不同疾病相关？研究团队分析了清除簇特异性基因的功能富集，发现了与细胞壁/膜/包膜生物合成相关的基因会在清除簇特异性基因中高度富集，特别是糖基转移酶，这些酶负责合成细菌表面的多糖结构。此外，共生菌可能使用类似的策略来适应不同的宿主免疫环境。比如，多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）中的特定荚膜多糖有助于逃避免疫系统的适应性免疫应答，而脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）中的荚膜多糖则能提供针对炎症性疾病的保护。

图2 物种水平基因组单元(SGB)中GWSS集群的不同生态关联

同一菌种内的不同清除簇，可能具有完全不同的功能特征和健康关联。一个清除簇可能是益生的，另一个可能是促病的。这意味着，未来的益生菌产品开发，需要深入到清除簇层面。只有那些属于健康相关清除簇的菌株，才具有真正的益生潜力。选择益生菌时，不要只看标签上的菌种名称，更要关注具体的菌株编号。因为同一个菌种内，不同菌株之间的差异，可能比我们想象的要大得多。

参考文献：Yu XA, Strachan CR, Herbold CW, et al. Genome-wide sweeps create ecological units in the human gut microbiome. Nature. 2026 May 6. doi: 10.1038/s41586-026-10476-w.