從調控食物消化能力到維持免疫系統的運作，過(guò)去，科學(xué)家們已經(jīng)從多方面描述了人類(lèi)腸道菌的作用。但是，他們卻不知道這個(gè)由數十億細菌組成的微生物群系統是如何隨著(zhù)時(shí)間發(fā)生改變的，以及“正常”的微生物群看起來(lái)是什么樣子。
近日，通過(guò)對全球上千人的腸道細菌進(jìn)行分析，研究人員得出了結論：微生物群是一個(gè)準確性“驚人”的生物鐘，能夠預測大多數人的年齡。
為了探索微生物群是如何隨時(shí)間變化的，位于美國馬里蘭州的人工智能公司InSilico Medicine的壽命研究人員Alex Zhavoronkov及其同事，分析了來(lái)自全球共1165名健康人的3600多個(gè)腸道菌樣本。其中，約1/3來(lái)自20~39歲的人， 1/3來(lái)自40~59歲的人， 最后1/3來(lái)自60~90歲的人。
隨后，科學(xué)家利用機器學(xué)習分析了數據。首先，他們根據90%樣本中的95種不同細菌以及這些樣本提供者的年齡，進(jìn)行了一個(gè)近似模仿神經(jīng)元如何在大腦中工作的深度學(xué)習程序的訓練。其次，他們讓該程序預測剩余10%樣本的受試者的年齡。
結果發(fā)現，該程序能準確預測這些人的年齡，差值在4歲以?xún)?。研究人員近日在預印本服務(wù)器bioRxiv上報告了這一成果。他們發(fā)現，在95種細菌中，有39種在預測年齡時(shí)至關(guān)重要。
Zhavoronkov和同事發(fā)現，隨著(zhù)人們年齡漸長(cháng)，一些腸道菌的數量會(huì )增多，比如霍氏真桿菌。一種被認為對腸道新陳代謝非常重要的細菌。其他細菌則在減少，比如與潰瘍性結腸炎有關(guān)的普通擬桿菌。該研究共同作者、研究衰老的哈佛大學(xué)生物學(xué)家Vadim Gladyshev解釋說(shuō)，飲食、睡眠習慣以及體力活動(dòng)的變化都可能導致細菌物種的變化。
Zhavoronkov指出，這種“微生物群衰老時(shí)鐘”可被用作測試人類(lèi)腸道衰老速度以及酒精、抗生素、益生菌或飲食等東西是否對長(cháng)壽有任何影響。它還可被用于比較健康人群和諸如阿爾茨海默氏癥等特定疾病患者，以觀(guān)察他們的微生物群是否偏離常規。
如果這一觀(guān)點(diǎn)得到證實(shí)，科學(xué)家將可以預測生物年齡的其他生物標記物，包括端粒以及DNA表達在一個(gè)人一生中的變化。將這種新的衰老時(shí)鐘與其他生物時(shí)鐘結合起來(lái)，可以更準確地反映一個(gè)人真實(shí)的生物年齡和健康狀況。它還可以幫助研究人員更好地測試某些干預措施，包括藥物和其他治療是否對衰老過(guò)程有任何影響。 “（屆時(shí)）你不需要等到人們死后再進(jìn)行長(cháng)壽實(shí)驗。” Zavoronkov說(shuō)。
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