共生体

然而，肠道传输也有潜力限制多样性和稳定性：发现斑马鱼中的两种群落由于蠕动运动而被破坏稳定，因为它促进了一种共生体通过竞争排斥另一种共生体（14）。

共生体的快速世代时间可以通过允许短视的共生体进化在宿主一代内发生来极大地加剧这个问题。

我们的微生物组是宿主控制和共生体进化之间永久紧张的结果，我们可以利用宿主的进化能力来调节微生物群来预防和治疗疾病。

然而，如果共生体进化使共生体能够逃避宿主的控制，那么共生体的进化也可能是一个问题，一些微生物已经找到了利用和运用控制机制来对付我们的方法，对健康产生灾难性的影响。

认识到微生物组是宿主控制和共生体进化之间永久紧张关系的产物，有助于理解微生物组生物学和疾病的大部分内容。

共生体的进化与反适应

基于特征的歧视对宿主很重要，因为如果某个共生体进化并改变了其表型，它们将受到不同的对待。

如果有效利用，共生体的进化可能对宿主有益。

尽管对宿主有潜在的好处，共生体的进化也带来了逃离宿主控制的潜在可能性。

然而，共生体的进化可能是一把双刃剑，如果它使得共生体能够从宿主控制中逃脱，正如我们接下来讨论的。

然而，由于能够学习新的关联，适应性免疫也能够修改响应，以防原本有益的共生体进化成有害状态。

这些反策略很重要，因为它们为宿主控制对共生体进化的影响提供了令人信服的证据。

在这里，我们讨论宿主控制可以对共生体产生的四个关键效应（图4），这些效应大致可以分为伙伴选择（对共生体移入或组成的效应）或伙伴操纵（对共生体行为或相互作用的效应）。

底部的案例是伙伴操纵的例子，它们通过改变共生体的行为起作用，这些行为的变化也可能导致随后的丰度变化（10）。

许多宿主控制机制的预期结果是促进有益的共生体而不是有害的共生体（伴侣选择），但控制也可以通过改变共生体的行为和新陈代谢来使它们更有益（伴侣操纵）。

一些抗微生物肽还能改变共生体的行为：哺乳动物抗微生物肽Y在小鼠肠道中抑制真菌念珠菌的菌丝（和侵入性）形态。

共生体的行为也受到限制微生物侵入宿主组织的屏障的控制。

除了调节微生物组的组成，宿主可以直接影响常驻共生体的行为，以增加它从中获得的好处（图4C）。

此外，尽管粘附到密集粘液可能增加靠近上皮层的微生物密度，但理论工作预测，宿主可以通过增加粘液产生速率来保留从粘膜上剥离这些粘性共生体的能力（59）。

例如，如果控制机制需要微生物获得多个代谢位点，如黏蛋白代谢所需的那些，那么喂养共生体的控制机制可能很难被利用（62）。

（D）控制微生物相互作用：宿主促进共生体之间的竞争（红色抑制符号），有益的菌株（棕色）消除了绿色菌株。

例如，共生体之间的强合作互动在它们造成相互依赖时可能会破坏稳定，即一个物种的数量下降导致另一个物种的数量下降。

在哺乳动物中，通过隐窝（115）或盲端结构如盲肠引入的空间结构也可能有助于限制共生体之间的竞争（113）。

宿主与已建立的共生体之间的相互作用

强烈的竞争互动也可能破坏微生物组的稳定性，并在降低共生体生长速率时导致灭绝（113）。

例如，共生体之间的强合作互动在它们造成相互依赖时可能会破坏稳定，即一个物种的数量下降导致另一个物种的数量下降。

然而，它还释放C型凝集素，这些凝集素包裹常驻共生体，保护它们免受抗菌剂的影响（99）。

(A)硅藻Asterionellopsisglacialis释放不寻常的代谢物，增强有益共生体的附着和生长，同时抑制机会性病原体（19）。

（D）控制微生物相互作用：宿主促进共生体之间的竞争（红色抑制符号），有益的菌株（棕色）消除了绿色菌株。

在果蝇中，通过RNA干扰失调先天免疫会改变肠道中的共生体群落，导致一种肠道微生物占主导地位并增加宿主死亡率（46）。

宿主控制可以通过改变存在的共生体表型（“伙伴操纵”），或两者兼而有之（10）（图4），来增加宿主的收益。

除了调节微生物组的组成，宿主可以直接影响常驻共生体的行为，以增加它从中获得的好处（图4C）。

(D)生理学：宿主以强烈影响其共生体的方式控制其微生物组的生理学，例如通过逆流血流限制氧气，促进微生物发酵。

为了应对这种压力，宿主已经进化出广泛的控制机制，不断监测和操纵它们的共生体，以限制伤害并促进所获得的好处。

作为回应，宿主已经进化出了一系列机制，不断地监视和操纵它们的共生体，以限制伤害并促进所接受的益处。

与此可能性一致的是，哺乳动物细胞制造了一种广泛使用的群体感应自诱导剂AI-2的模拟物（117），刺胞动物水螅修改了其关键共生体的群体感应信号，这促进了定殖（118）。

因此，限制共生体间互动的强度有可能通过促进稳定性和共存而使宿主受益。

宿主控制机制还可能通过促进共生体专业化和与宿主共同多样化，影响更长时间尺度上的进化过程（126）。

我们的微生物组是宿主控制和共生体进化之间永久紧张的结果，我们可以利用宿主的进化能力来调节微生物群来预防和治疗疾病。

如果有效利用，共生体的进化可能对宿主有益。

可以限制问题共生体的资源配置或为有益共生体提供资源。

除了调节微生物组的组成，宿主可以直接影响常驻共生体的行为，以增加它从中获得的好处（图4C）。

底部的案例是伙伴操纵的例子，它们通过改变共生体的行为起作用，这些行为的变化也可能导致随后的丰度变化（10）。

许多宿主控制机制的预期结果是促进有益的共生体而不是有害的共生体（伴侣选择），但控制也可以通过改变共生体的行为和新陈代谢来使它们更有益（伴侣操纵）。

尽管如此，如果宿主能够选择一个以粘液相关共生体为主的群落，而不是那些不与粘液相互作用的共生体，由于粘液粘附似乎使细菌不太可能穿透上皮层，因此致病风险可能会降低（104）。

（D）控制微生物相互作用：宿主促进共生体之间的竞争（红色抑制符号），有益的菌株（棕色）消除了绿色菌株。

共生体的相互作用

宿主与已建立的共生体之间的相互作用

宿主调节共生体互动的一种策略是将有益的共生体安置在专用器官或组织中，这可以限制与较少益处但生长速度更快的微生物的竞争。

前两个案例是伙伴选择的例子，因为它们通过促进有益共生体的丰度超过非有益共生体而起作用。

除了避免有害共生体之外，宿主还表现出与摄入有益共生体相关的行为。

作为回应，宿主已经进化出了一系列机制，不断地监视和操纵它们的共生体，以限制伤害并促进所接受的益处。

数亿年来，多细胞宿主一直处于自然选择之下，以增加其共生体的益处，其结果是一系列惊人的适应能力，能够控制多样化和高度可进化的微生物群落。

数亿年来，多细胞宿主一直在自然选择下增加来自其共生体的益处，结果是一系列惊人的适应性，能够调节和控制多样的微生物群落。

因此，人类微生物组等例子可以被概念化为“束缚的生态系统”，其中共生体在不同的生态群落中相互作用，这些群落受到宿主控制的强烈影响。

在这里，我们讨论宿主控制可以对共生体产生的四个关键效应（图4），这些效应大致可以分为伙伴选择（对共生体移入或组成的效应）或伙伴操纵（对共生体行为或相互作用的效应）。

因此，限制共生体间互动的强度有可能通过促进稳定性和共存而使宿主受益。

为了应对这种压力，宿主已经进化出广泛的控制机制，不断监测和操纵它们的共生体，以限制伤害并促进所获得的好处。

因此，例如人类的微生物组可以被概念化为“一个受约束的生态系统”，其中共生体在由宿主控制强烈塑造的多样化生态社区中相互作用。

宿主控制（红色闪电箭头）可以通过四种方式增加从共生体获得的利益。

宿主控制可以通过改变存在的共生体表型（“伙伴操纵”），或两者兼而有之（10）（图4），来增加宿主的收益。