Jeffrey I. Gordon, vedoucí projektu, Washington University"s Center for Genome Sciences

Každému z nás rejdí ve střevech triliony mikrobů. Většinou jsou k nám přátelští a pomáhají nám. Bez nich bychom se k mnoha živinám z toho, co sníme, ani nedostali. Fascinující je ale nejen počet, nýbrž i diverzita těchto bakterií. Uvádí se, že jich máme asi tisíc druhů a že mají dohromady stokrát více genů než my, jejich hostitelé. Zajímavé je také to, že nejméně 80% z nich nelze kultivovat běžnými mikrobiologickými metodami. Což prakticky znamená, že o jejich vlastnostech a metabolismu nevíme vlastně vůbec nic. V  počtech bakterií jsme na tom všichni zhruba stejně. S jejich složením to už je ale jiné. Tak jak se postupně zlevňují vyšetření založená na sekvenování DNA, začínají se také objevovat práce, které dokládají, že určitá společenství bakterií jsou pro nás vhodnější než jiná a že mohou mít na svědomí celou řadu chorobných stavů. 

Příklad analýzy 16S rDNA genů.

16S rDNA gen je úsek DNA, který mají všechny bakterie. Tento gen kóduje vznik části ribozómu. Ribozómy jsou evolučně vysoce konzervovanou strukturou, která se v čase mění jen pozvolna. V případě 16S rDNA genu jde o krátký úsek, který se v laboratoři snadno namnoží a je jednoduché jej analyzovat. I když se jedná o vysoce konzervativní strukturu, má úsek, který podléhá mutacím častěji. Tyto změny lze rozlišit a detekcí těchto charakteristických odlišností lze určovat bakteriální druhy, které se nám jinak jeví jako stejné.

Ve Washington University School of Medicine in St. Louis se dali do katalogizace mikrobiálních druhů žijících ve střevech lidí. Aby co nejvíce při svém pokusu eliminovali zkreslení případných výsledků, jehož příčinou by nebyly bakterie, ale různorodost genetického lidského materiálu, použili ke zkoumání identická dvojčata a také dvouvaječné sourozence. Zjistili, že každý jednotlivec má individuální kolekci bakterií. Což není nic světoborného. Komunity mikrobů členů rodin jsou si podobnější. To se dalo také předpokládat. Když se ale vědci podívali na bakterie podrobněji, zjistili pozoruhodné podobnosti v jejich DNA. I když se jednalo o různé kolekce mikrobů, obsahovaly společné sady genů, které dohromady dokážou zajistit klíčové funkce. Jeví se to tak, jako kdyby nám tyto sady bakteriálních genů doplňovaly naše vlastní geny a teprve až celé to dohromady začne tvořit funkční celek schopný z potravy získat a využít maximum. 
I když máme ve střevech individuální komunity mikrobů, tato „sbírka“ má vždy jakési společné „jádro“ - sadu genů, bez nichž se zřejmě jen těžko obejdeme. O tomto komplexu genů tedy můžeme hovořit jako o jakémsi doplňkovém vybavení lidských těl.

Nejzajímavější výsledky vypadly z porovnání těchto mikrobiálních sad ve střevech u dvojčat, z nichž jedno trpí obezitou a druhé ne. Ti s nadváhou mají vyšší zastoupení zhruba 300 genů. A jak se dalo očekávat, mnohé z těchto genů jsou funkčně spojeny s procesy získávání energie z potravy.
Tento výzkum u lidí souvisí s tím, co již dříve bylo pozorováno u pokusných zvířat. U myší také existuje spojitost mezi efektivním bakteriálním využíváním energetické složky potravy ve střevě a sklonem k obezitě.

Nynější studie na lidech byla provedena na 31 párech jednovaječných dvojčat, 23 dvojvaječných sourozenců a na 46 jejich matkách. Páry dvojčat zařazené v tomto pokusu byly vybrány proto, že jedno bylo hubené a jedno obézní. Hranice obezity byla posuzována podle takzvaného Indexu tělesné hmotnosti - body mass indexu (BMI). Pokus probíhal tak, že sourozencům odebírali po dobu dvou měsíců vzorky stolice. Tak dlouhá doba byla volena proto, aby se vyloučil vliv krátkodobých změn ve složení mikrobů v zažívacím traktu. Pokusné osoby nesměly brát antibiotika po dobu šesti měsíců před zahájením odběru vzorků. Testování vzorků začalo rozborem (sekvencováním) konzervativního genu, který je typický pro všechny mikroby.  Jde o gen 16S rDNA. Jeho význam si zde můžeme připodobnit k čárovému kódu, jenž přesně charakterizuje různé druhy bakterií. Výsledkem takového rozboru je přesné zjištění mikrobiálního druhového zastoupení ve vzorku. Tato metoda nahrazuje dřívější složité kultivace a určování mikrobů podle toho, na jakých živných půdách se jim daří růst. Překvapením pro vědce bylo, že ve vzorcích nenašli bakteriální druhy, které by byly jaksi obecné a vyskytovaly se ve střevech všech 154 účastníků testu.

Pro soubor genomů všech mikrobiálních symbiontů se požívá termín mikrobiom.
Pro společenství mikrobiálních genů společně s geny, jež tvoří nás, se razí termín „metagenom“.

Další poznatek už se dal očekávat - uvnitř členů jednotlivých rodin jsou si i jejich střevní bakteriální kolekce podobnější. Stupeň podobnosti bakteriálních kolekcí byl stejný a sice jak u jedno-, tak u dvojvaječných dvojčat. Podobné sady mikrobů ve střevech měli ale sourozenci bez ohledu na to, zda žili ve společné domácnosti nebo zda je život rozdělil. I když osud sourozence zavál do různých koutů USA, střevní mikroflórou si byli stále blízcí. Vypadá to, jako bychom velkou část v nás se vyskytujících genů (na mysli máme geny našich mikrobiálních souputníků), získali z prostředí, do něhož jsme se narodili a v němž jsme se vyvíjeli.  Velkou část genů, kterou takto na sebe nabalíme, si pak neseme celým životem. To svědčí o klíčové roli počátečního „osazení“ našeho traktu tou správnou mikroflórou. 

Pokud se sečtou všechny buňky mikrobů v našem těle, převyšují ty naše tělní v počtu deset ku jedné. Počet genů, kterými tito naši „spolubydlící“ disponují, převyšuje oněch 20 000 genů, jež jsme zdědili po tatínkovi a mamince (naše jaderná DNA). Až lépe porozumíme našemu vzájemnému propojení s mikroby, budeme moci některé věci korigovat tak, aby výsledkem bylo zlepšení našeho zdraví. Také již můžeme začít uvažovat o novém rozměru naší evoluce ve smyslu, jak postupující změny v našich stravovacích návycích mění složení genů ve společenstvích, jež jsou naší nedílnou součástí.

Tato studie viní z naší obezity bakterie. Po metodologické stránce se jí dá těžko co vytknout. Stejně tak tomu ale bylo, když jsme na Oslu psali o studii Wilghamové, která zase vinila ze zvýšeného ukládání tuku adenoviry. Poslední článek na Oslu, věnovaný tomuto problému, je o výsledcích Tracy Baleové. Ta dává vinu epigenetice. Dokázala například, že v mozku mláďat narozených matkám krmeným vysokotučnou potravou geny mění aktivitu, což jinými slovy znamená, že přejídání babiček vyvolá obezitu i u vnuků. Jak vidno, naše obezita může mít celou řadu příčin, a proto i řešení tohoto problému nebude tak jednoduché, jak by se na první pohled mohlo zdát.