谷禾健康
當人還是嬰兒時，會從父母那里得到微生物；和寵物玩耍或接觸時，也會從寵物那得到微生物；有時候人沒有直接和動物玩耍，只是接觸動物的糞便，甚至其他環境的微生物，都會交換微生物...
這些其實都與微生物的社會傳播有關。社會互動對微生物組成的影響可以從出生延伸到成年。比如說同一家庭內的個體通常共享12%的腸道微生物菌株。
我們知道社會互動會推動病原體的傳播，比如說，狩獵和食用森林獵物會增加感染人畜共患病毒的風險，從而將病原體引入人類社交；但與宿主相關的互惠共生體和共生微生物通過社會傳播對宿主健康和疾病的貢獻還很少研究。
剛剛，來自世界頂級學術殿堂——哈佛大學的人類進化生物學系Amar Sarkar研究團隊發表在《Cell》上的綜述成果，使用“社會微生物組”的概念——即宿主社會網絡中的微生物群落整體，來分析社會微生物傳播對宿主健康和疾病的影響。
社交可能帶來一些潛在好處：
- 社會伙伴有助于抗生素擾亂后腸道菌群恢復
- 與寵物接觸可能有助于增加人類腸道微生物組的微生物多樣性
- 抵抗力強的和弱的小鼠一起生活，抵抗力弱者有可能通過獲取強者的微生物來增強抵抗力
- 社會活動可能更好地抵抗潛在的病原體，甚至降低疾病的風險和嚴重程度；
- 微生物社會傳播也可能與生活方式相互作用，共同影響健康
當然，社交也可能伴隨微生物風險：
- 同住一個家庭的成員，如果有一人進行抗生素治療，他的家庭成員可能也會獲得相關的抗生素耐藥微生物
- 微生物傳播對非傳染性疾病有雙重影響：可能造成更嚴重的危害；也可能提供一定程度的預防保護...
本文谷禾小編與大家分享此篇文章內容及觀點。文章綜合論述了社會微生物組概念下微生物的社會傳播，研究主要關注腸道微生物組及其對宿主健康的關聯，同時也探討了其他身體部位的微生物組。
文中提出了五個塑造社會微生物組的社會生態力量層面，包括在不同宿主間、網絡層面、群體間、物種內以及物種間的微生物交換。
定義了兩個維度來分析社會微生物傳播與宿主健康和疾病之間的關系，包括更廣泛的生態進化過程和特定微生物在宿主間的傳播。
這些過程涵蓋了定居抗性、毒力和微生物傳播性的進化、對生態干擾的微生物組反應、具有顯著代謝和免疫效應的微生物傳播、跨種傳播和人畜共患病溢出、耐抗生素微生物和微生物基因的傳播，以及宿主病毒組的病毒傳播。
文章描述了這些類別的一系列效應、結果和預測，并提出了實證方法來檢驗這些預測。
最后，分析了微生物的社會傳播在傳染病和非傳染性疾病（如心血管疾病、自身免疫疾病、代謝性疾病、過敏性疾病、神經系統疾病和癌癥）中的作用，并評估了非傳染性疾病可能包含由微生物社會傳播引起的傳染性成分。根據宿主-微生物相互作用的性質和其他宿主因素，這種社會傳播的成分可能會減輕或加劇疾病風險和嚴重程度...
這些內容對于理解健康的社會決定因素具有重要意義。我們一起來詳細了解一下吧。
圖 1 塑造社會微生物組的社會生態力量以及社會傳播微生物對宿主健康和疾病的影響
doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.014
(A) 不同社會生態尺度的過程影響社會微生物組。藍色和綠色圓圈表示獨特的宿主個體。這些過程不必相互排斥。
(B) 預計受微生物社會傳播影響的健康相關過程。這些可以分為兩大維度：生態進化微生物群過程和基于微生物傳播的過程。
01
社會微生物組中的微生物傳播
動物腸道微生物組是高度動態的生態系統，它們在不同宿主之間以及隨時間在同一宿主內顯示出相當大的變化。
微生物的組成受到環境因素的影響，例如飲食和從外部來源的微生物的傳播，以及宿主內在因素的影響，如生理和遺傳。
如何理解微生物組的動態變化？
群落生態學理論為理解這些動態提供了一個有用的框架。在這個框架下，每個宿主的微生物組是一個“島嶼”，一個由在宿主內部和宿主之間運作的生態過程所塑造的獨特群落。
其中宿主內部包括微生物間的相互作用和宿主對微生物的選擇作用；宿主之間包括社會傳播和外部環境施加的選擇，如下圖。
圖2 社交微生物組中微生物組裝和微生物傳播
doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.014
怎么理解社會微生物組？
社會微生物組指的是動物社會網絡（以及其基因和基因產物）的微生物群落整體，其中宿主島嶼網絡可以形成獨特的生物群島（上圖）。
此外，同一宿主物種的不同社會群體即使棲息在相似的生態環境中，往往也具有不同的社會微生物組。每個微生物組都嵌入在一個社會生態網絡中，并通過微生物傳播與其他微生物組相連。
如何通過互動影響微生物的傳播和變化？
微生物的社會傳播可以在五個不同但不相互排斥的遞增生態尺度級別上進行分析。這些范圍從宿主間到種間互動，可以影響宿主間微生物交換的性質和頻率（圖1A；表1）。
編輯?
doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.014
重要的是，微生物的社會傳播已被顯示與宿主社會網絡呈共變，并反映宿主社會網絡。實際上，社會傳播的微生物甚至可以在人類的二階互動中被檢測到。
例如，如果A與B互動，B與C互動，那么C就會帶有從A獲得的、通過與B的互動獲得的共生體和互惠共生體的微生物痕跡。之前已在像結核分枝桿菌這樣的病原體中就有這種現象。
然而，如果這樣的模式也描述了共生體和互惠共生體的傳播，那么它將表明個體的擴展社會網絡通過作為社會網絡其他部分微生物的儲藏庫的中介社會伙伴影響微生物組的組成。
微生物的社會傳播有哪些形式？
可以分為三種廣泛的形式。
1）早期生活中發生的親代傳播，由于其重要影響，被單獨視為一種社會微生物傳播形式；
2）直接社會傳播，動物通過社會互動水平地獲得微生物；
3）在共享環境中的間接社會傳播，微生物通過偶然接觸糞便或其他具有持久機制的宿主相關微生物在宿主之間傳播。
doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.014
微生物組的組成受到社會網絡內成對關系的影響，社會互動對微生物組成的影響可以從出生延伸到成年。近期的人類案例顯示了社會影響對微生物組成的動態和嵌套性質。
個體之間的菌株共享
在同一家庭內，共同居住導致母親和子女之間、兄弟姐妹之間以及非親屬之間微生物菌株的共享增強。
- 同一家庭內的個體通常共享12%的腸道微生物菌株
- 同一村落內個體之間的菌株共享率為4%-8%
家庭層面的特征也會影響微生物組成
例如，嬰兒腸道中某些細菌屬的相對豐度，包括乳桿菌屬、梭菌屬、腸桿菌屬和克雷伯菌屬，已顯示與家庭大小和兄弟姐妹數量相關。
腸道微生物組在大約三歲時變得更穩定，并顯示出更成熟的特征。此后，成對共享的菌株數量不再取決于親緣關系（母嬰、父嬰、伴侶之間或兄弟姐妹之間），而是取決于社會環境。
此外，共同居住的影響似乎比年齡對成年雙胞胎菌株共享模式的影響更大。這表明成年人觀察到的菌株共享模式更多依賴于社會關系而非母源性微生物組。
微生物的社會傳播特征在哪些部位體現？
包括腸道、皮膚和口腔。
特定身體部位的微生物可能遷移到新的部位。例如，近期的研究表明，在個體人類中，口腔微生物組到腸道微生物組的傳輸非常廣泛，盡管在某些情況下，這種傳輸與類風濕性關節炎和炎癥性腸病等病理狀態相關。
社會傳播的特定類群和微生物組的社會結構化程度可能因身體部位而異
例如，一項研究發現，顯示腸道微生物社會傳播證據的個體并不總是顯示口腔微生物社會傳播的證據。
相比之下，其他研究發現，通常耐氧的口腔微生物比大多數厭氧的腸道微生物具有更高的傳播性，后者不太可能在富含氧氣的外部環境中持久存在足夠長的時間來感染新宿主。
實際上，共同居住的時間越長（例如，伴侶或父母與子女），個體的口腔微生物組的相似性越大。同樣，狗和其主人的皮膚微生物顯示出比腸道微生物更強的跨物種傳播證據。
總體而言：直接和間接社會傳播對微生物組的影響因身體部位而異：
- 耐氧的皮膚微生物可能更容易通過共享環境（間接社會傳播）在宿主間傳播
- 而厭氧的腸道微生物可能需要更親密的社會接觸才能進行傳播（直接社會傳播）
在身體部位內，特定的細菌類群可能更適合或更易于社會傳播。例如，在狒狒中，屬于雙歧桿菌屬和梭菌屬的腸道細菌顯示出比其他細菌類群更強的社會傳播證據。相比之下，在人類中，細菌的社會傳播似乎與細菌分類無關。
這表明在人類中，大多數微生物類群至少在原則上可能是社會可傳播的。盡管微生物在不同身體部位、不同微生物類群以及不同宿主群體間的社會傳播程度存在差異，但微生物的社會傳播似乎是決定人類和非人類動物微生物組成的一個廣泛且穩健的因素。
02
社會微生物群背景下的宿主健康和疾病
群居生活有什么適應性優勢？
群居生活和不同的社會聯系為個體帶來了許多適應優勢，包括保護免受捕食、增加交配機會以及在獲取和防守資源方面的幫助。健康框架的社會決定因素考察了社會性與健康和進化適應性之間的聯系。社會環境的各個方面，包括社會等級、社會融入和早期生活逆境，是個體發病率和死亡率最強烈且一致的預測因素之一。
社會環境與生物學健康的聯系
社會科學和自然科學共同關心的是連接社會環境與動物健康、疾病結果和死亡風險的生物學過程，如遺傳、表觀遺傳、免疫和內分泌過程，通過這些過程社會環境與個體生理過程相互作用，從而影響健康和進化適應性。
微生物組與社會互動的健康影響
現在開始強調微生物組在介導社會互動與宿主健康狀況之間關系的潛在作用。社會可傳播的微生物和驅動微生物組成的社會行為因素可能有助于這些效應。
在健康的社會決定因素框架內，社會性對健康的影響之一是接觸可傳播的微生物。這包括病原體和共生體和互利共生體的影響。
病原體傳播與社會性的進化策略
就病原體而言，一個最古老的研究領域長期以來一直在研究病原體傳播與宿主社會性之間的聯系。例如，生活在較大群體中、社會接觸率較高、在特定網絡位置或結構中運作、或與同種人接觸時間更長、更密切的個體，比孤立的個體面臨更高的傳染病風險，因此，已經進化出各種社會行為來避免或控制病原體。
微生物傳播的社會行為與進化挑戰
共生體和互惠體的傳播策略目前沒有得到充分重視，但如果它們與病原體的傳播策略不同，這可能會選擇通過微生物傳播有益于宿主健康的各種社會行為的進化。這一提議的一個困難在于，致病性和非致病性腸道微生物通常采用相同或相似的傳播策略。
因此，盡管廣泛的社會行為，包括梳理毛發、共同喂養、口口互動、護理、糞食，被假設可以促進細菌的傳播，從而帶來代謝和免疫方面的益處，目前還不清楚共生體和互利共生體的傳播策略是否與病原體的傳播策略有足夠的不同，或者是否足夠有益，以促進這種傳播的社會行為的出現。
社會微生物傳播與社會性進化的未來探索
事實上，對于這些行為中的許多行為，都有其他的進化解釋，而與它們對微生物傳播的影響無關。未來對互利共生體、共生體和病原體傳播策略差異的研究和建模工作可能能夠揭示社會微生物傳播與社會性進化之間的關系。
這方面的一個核心問題是，自然選擇的共生體、共生體和病原體的傳播策略是否存在足夠的變化，以有利于促進有益微生物而非有害微生物傳播的社會行為的出現。當然，有利于傳播的社會行為的演變還取決于共生和互利共生相對于宿主接觸病原體的危害的相對益處，而不僅僅是傳播途徑的差異。
03
社會微生物組對宿主健康和疾病的影響：生態進化微生物組過程
微生物社會傳播的一些影響發生在整個微生物組群落水平，包括定植抵抗、毒力和傳播性的演變以及對生態干擾的反應。
▼
抗殖民化
殖民抵抗力是指個體微生物組固有的能力，能夠抵御入侵性病原體的定植和擴散。
微生物組中的一些常見成員，例如艱難梭菌（以前被歸類為梭狀芽孢桿菌），是病原體（即機會性致病的微生物），在很多情況下，它們的入侵和致病性取決于生態環境。在這里，作者認為一個典型的或健康的微生物組是指能夠減少微生物入侵和在生態位中過度定植的機會的微生物組。預測社會微生物組會影響宿主的殖民抵抗力。
共生和互利的微生物通過各種機制有助于增強殖民抵抗力。這些機制包括直接與其他微生物以及病原體競爭空間和營養、分泌抗菌分子、改變腸道環境的生化特性，以及訓練免疫系統區分無害微生物和潛在的危險微生物（下圖）。
圖3 社會傳播腸道細菌與宿主免疫系統之間的相互作用
doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.014
在哺乳動物中，一些最常見的腸道細菌類群參與維持宿主的定植抵抗力，并且也具有社會傳播性。社會傳播的微生物可以通過涉及特定類群的過程以及整個微生物組的新興群落特性來影響定植抵抗力。
影響微生物組定植抵抗力的四個關鍵屬性
這些屬性可能受到社會傳播過程的影響：
1）對定植抗性重要的特定微生物類群的存在
2）微生物組多樣性
3）微生物組穩定性
4）宿主之間微生物組相似性
接下來我們一一看著四個關鍵屬性：
對定植抗性重要的特定微生物類群的存在
共生菌株與病原體競爭資源，抑制病原體生長
一些與宿主相關的微生物通過消耗病原體生存或病原體過度生長（即競爭性排斥）所需的資源，有利于宿主的定殖抵抗。例如，大腸桿菌的共生菌株消耗許多與腸出血性大腸桿菌致病菌株生長所需相同的有機酸、氨基酸和其他營養物質。來自共生菌株的這種競爭抑制了致病菌株的生長。
微生物群以依賴于環境的方式促進定植抵抗
例如，在簡單的共培養中，大腸桿菌的共生菌株對肺炎克雷伯菌和腸沙門氏菌的病原體的生長幾乎沒有影響。然而，作為更加多樣化的微生物群落的一部分，它們至關重要，它們有助于其他微生物通過營養消耗戰勝這些病原體的能力。
另一個例子，小鼠腸道中的共生微生物消耗膳食氨基酸支持對高度傳播的病原體嚙齒類檸檬酸桿菌（在小鼠模型中用于模擬致病性大腸桿菌）的定植抵抗，這也依賴于這些氨基酸。
為潛在病原體創造敵對環境，保護宿主
特定的腸道微生物還可以通過改變腸道生態條件，為潛在病原體創造敵對環境，從而保護宿主免受病原體定植。例如，雙歧桿菌屬可以通過降低局部環境的?pH 值來防止致病性大腸桿菌在腸道定殖。
微生物組多樣性對定植抗性的影響
微生物組多樣性增強利用生態位空間的能力
微生物組的多樣性可能會增強其利用所有可用生態位空間的能力，從而抵抗定植。該假設基于生態理論，即生物多樣性與群落的入侵性（即群落對入侵的脆弱性）負相關。
一項研究發現，限生小鼠腸道微生物組的多樣性線性增加了微生物組抵抗病原體入侵的能力。
多樣化的微生物群落蘊藏著許多相互競爭的微生物，這有助于穩定群落免受擾動并占據可能被入侵者利用的生態位。
多樣性與病原體入侵的關聯
最常見細菌病原體可能利用的生態位空間可以在高度多樣性的微生物組中飽和，共生和互惠的腸道微生物利用大多數可用的營養物質，從而將病原體和致病生物保持在低豐度并限制入侵。與這些理論相似，人類和小鼠的抗生素治療證據支持這樣的假設：微生物組多樣性的極度減少會使宿主更容易受到病原體入侵。
關于微生物組多樣性與定植抗性之間相關性的一致性和線性性仍存在相當大的爭論，以及微生物組多樣性和宿主健康之間的關系。
微生物組多樣性與宿主健康間的復雜聯系：是不是越高越好？
不一定。雖然說微生物組多樣性高通常與宿主健康狀況良好相關，但多項研究發現，微生物組的高度多樣性與不良的健康結果有關或者與健康無關。
重要的是，微生物組多樣性可能與某些病原體呈正相關，但與其他病原體呈負相關。同樣，社會傳播對微生物組多樣性的影響比簡單的積極社會性-多樣性關聯更為復雜。
社會傳播對微生物組多樣性有什么影響？
社交互動有可能增加或減少多樣性。
例如，最近在自由生活的紅腹狐猴種群中證明了和黃腹土撥鼠社會互動程度與個體宿主內的平均微生物多樣性之間存在負相關關系。
為什么可能會有負相關？試想如果特定的微生物譜系在宿主內比其他譜系擁有競爭優勢，則可能會出現這種負相關關系。
微生物組多樣性的“臨界點”與定植抗性
在社會分散的人群中，這種微生物可能只會在少數宿主的微生物組中占主導地位，而在社會聯系的人群中，微生物可能會傳播到大多數或所有宿主，并在其中增殖。
這些變化暗示了微生物組多樣性與定植抗性之間的復雜關系。定植抗性和微生物組多樣性之間并非存在一致的正相關關系，而是可能存在多樣性減少的“臨界點”，它可以使微生物組失去平衡，從而創造有利于病原體入侵的生態位空間。
微生物組穩定性對定植抗性的影響
定植抗性與微生物組的穩定性有著內在的聯系。一般來說，穩定的群落比不穩定的群落更能抵抗入侵，因為群落組成的不穩定可以創造生態位空間，從而為入侵提供機會。
不穩定是人類微生物群失調狀態的一個方面，與不穩定性相關的擾動可能導致某些致病性類群的過度生長。
不一定只有致病菌過度生長，共生菌過度生長也會失調
事實上，典型共生微生物通過過度生長而產生的機會性發病機制可能是腹瀉的致病機制。例如，旅行者腹瀉通常沒有明顯的腸道病原體，而是似乎可歸因于與菌群失調相關的共生微生物過度生長。這些不穩定驅動的入侵說明了發病機制是如何由于生態位空間的突然可用性而不是病原體本身的入侵傾向而發生的。
微生物組不穩定與社會關系不穩定相關
微生物組穩定性受社會微生物傳播影響的程度是一個尚未得到充分研究的領域。例如，個人在社交網絡中的位置是否會影響微生物組的更替（穩定性的常見衡量標準）尚未得到徹底探索，可能是由于缺乏來自自然宿主微生物組系統的詳細縱向數據。
一些證據表明社交不穩定可能與腸道微生物組不穩定有關。例如，在野生維羅狐猴中，社會關系更不穩定的個體表現出更高的腸道微生物組更替率。不穩定的社會關系可能會影響微生物組的組成和穩定性，社會壓力會導致社會不穩定和微生物組不穩定之間的關聯。
不穩定的社會關系會引發荷爾蒙壓力反應，進而可能導致成分變化，進而可能導致微生物組穩定性降低。未來的研究可以通過實驗操縱模型動物的社會等級，并研究社交網絡位置如何與壓力和微生物組組成等因素相互作用，從而影響宿主表型，包括定植抵抗力。
宿主之間微生物組相似性對定植抗性的影響
定植抗性可能受到社交宿主之間微生物組相似性的影響。這是因為社交互動增加了宿主之間微生物組的相似性。理論上，宿主之間微生物群落相似性的增強可以增強或減弱定植抵抗力，我們依次討論每種可能性。
宿主對熟悉菌群的定植可能表現出更強的抵抗力
關于增強定植抗性，由于宿主的免疫系統對那些微生物的預適應，宿主可能對熟悉的微生物的定植表現出更高的抗性。例如，許多通常被認為是共生或互利的微生物在某些條件下可能會致病，例如艱難梭菌就是一個典型的例子。發病機制的轉變可能部分取決于宿主對特定微生物的適應程度。人類研究表明，宿主與微生物的相互作用可以訓練宿主的適應性免疫，減少由熟悉的微生物引起的發病機制。相反，不熟悉的微生物可能更有可能致病。
因此，社會伙伴之間微生物組的相似程度可能會影響微生物在傳播后在新宿主中致病的可能性。例如，想象一個宿主與一個新的社會伙伴互動，該伙伴的免疫系統不習慣宿主的共生和互利共生。相對于具有社會互動和微生物交換歷史的宿主之間的相互作用，這種相互作用可能更有可能導致發病機制。這是因為熟悉的宿主預計會有更多相似的微生物組和免疫訓練。
微生物組的高度相似性也可能降低定植抵抗力
具體來說，由于社交互動增強了微生物組之間的相似性，這種微生物的相似性也可能賦予病原體優勢，這些病原體已經開發出克服或顛覆定植抗性的機制。因此，具有與社會微生物組非常相似的微生物組的個體也可能最容易受到先前成功入侵類似微生物群落的病原體的入侵。
研究病原體通過社交網絡的傳播，作為個體微生物組和社會微生物組之間相似程度的函數，應該可以深入了解病原體在社會微生物組中傳播的速度。這將能夠評估傳播是否與社交網絡中宿主之間的微生物組相似程度呈正相關。
社會生態因素（如群體大小、社會性、與不同微生物接觸）都影響著宿主對病原體的定殖抵抗力
所有社會傳播對定植抵抗的影響都可能受到社會微生物群背景下的各種社會生態力量的影響（圖 1 A）。例如，更大、更異質的群體應該提供最大數量的殖民機會（2級）。
同樣，平均而言更具社會性（4 級）的宿主物種可能會經歷更高的潛在侵入性傳播事件發生率。然而，由于它們傳播非病原微生物的機會更多，因此它們也可能具有更強的內在定植抗性。
由于與擁有不同微生物組的其他微生物相互作用也可以通過向宿主引入新微生物來增強多樣性，因此在“安全”共享共生和互利微生物與獲取更多樣化（但可能更危險）的微生物之間存在固有的權衡。
靈長類動物研究表明，在社會伙伴中分配一組熟悉的微生物可能有助于保持多樣性，因為任何宿主中因局部滅絕而丟失的微生物都可以通過社會接觸重新獲得。保持多樣性還可以降低通過社會互動獲得完全不熟悉的微生物的風險，這些微生物可能具有更大的發病潛力。
▼
毒力和傳播力的進化
腸道微生物的社會傳播預計會影響社會微生物組成員的毒力進化。
微生物如何與我們共同成長？
嚴格的腸道微生物在宿主的垂直傳播中創造了一種情況，在這種情況下，微生物譜系的長期適應性取決于宿主。也就是說這些微生物非常依賴我們的身體，因為它們要在我們這里生存得好，就需要和身體相處得很融洽。
在這種情景下，那些嚴重降低宿主適應性的菌株可能會降低自身的適應性，并且與不那么致病的菌株相比，會遭受進化上的劣勢，也就是說如果這些微生物讓我們的身體不健康，它們自己也會找不到好的住所，最終可能被其他更友好的微生物取代。
這種現象的一個例子是寄生真菌Ophiocordyceps unilateralis，它控制并最終殺死其螞蟻宿主以增強其孢子的分布。極端致病性的狂犬病毒和原蟲寄生蟲弓形蟲是微生物介導的宿主損傷的突出例子。
總的來說，微生物對宿主適應性的控制預計只會在非常精確的情況下偶爾進化。因此，微生物對宿主的高度依賴通常應該有利于降低毒力。然而，微生物的社會傳播的可能性，尤其是在非親屬之間的傳播，可能會使微生物的適應性部分與宿主的適應性脫鉤。
有機會殖民多個無關的宿主可能會增加那些施加有害影響的微生物譜系的長期適應性，這些有害影響在高度忠實于宿主譜系的微生物譜系中可能會受到選擇的不利。
在這種情況下，如果毒力對于宿主內微生物適應性的積極效應超過了嚴重宿主疾病或死亡對微生物適應性的負面影響，那么毒力可能會進化。
盡管增加微生物水平（社會）傳播的機會可能會促進毒力的進化，但進化理論還預測:
更多社會傳播實際上可能降低毒力
增加社會傳播在某些情況下，可能會選擇降低垂直和社會傳播微生物的毒力。例如，高社會傳播率會增加宿主人群中微生物的流行率，從而減少進一步的社會傳播機會，并降低依賴社會傳播的毒力菌株的適應性。因此，社會傳播對社會微生物組成員毒力進化的影響肯定比社會傳播機會與毒力之間的正線性關系更復雜。
神秘的傳播途徑：微生物通過看不見的社交網絡在宿主間傳播
許多微生物（病原體、共生體和互利共生體等）的傳播機會可以根據影響社會微生物組的不同社會生態力量來概念化。例如，通過頻繁和親密的社會接觸以及更集中的網絡個人，傳播機會可能會最大化（1級）。在體型較大的群體之間（2級）、遷徙個體數量較多的群體之間（3級）、社會性更強的物種之間、群體內遺傳相關性平均值更高的物種之間以及促進密切社會互動的季節和環境中（第4級），以及在物種間接觸較多的情況下（5級），傳播機會也可能增加。
值得注意的是，其中一些相互作用可能是間接的，是由個體和群體之間的多方聯系造成的，正如最近在蝙蝠中觀察到的那樣。在這些“神秘”的聯系中，微生物譜系在從不直接互動的宿主之間進行社會傳播。
在宿主社會網絡中，微生物更容易適應并傳播
社會微生物組也可能影響微生物傳播能力的關鍵特征的進化。病原體的長期適應性是它能夠感染的新宿主數量的函數，對于適應腸道的共生菌和互利共生菌也可能是如此。在宿主緊密相連的社會網絡中，空間和時間距離之間的潛在宿主得以減少，并允許適應宿主的微生物比在更為孤立的宿主中通過社會網絡傳播得更成功。
厭氧腸道菌通過親密接觸在宿主間傳播
這對腸道微生物組的成員特別相關，其中許多是需厭氧菌，在富氧的外部環境中沒有足夠的耐受機制來顯著持續存在。因此，一個具有許多近距離宿主的密集社會網絡應該增加厭氧腸道細菌的定殖機會。事實上，在研究了微生物的直接社會傳播的地方，最具社會傳播性的細菌類群也是最不可能在需氧的外部環境中持久存在的，擁有較少支持宿主外生存的機制。
孢子菌通過環境間接在宿主間傳播
孢子形成等耐力機制有利于細菌在宿主外環境中生存。孢子細菌比非孢子細菌具有明顯更高的耐氧性。與專性厭氧菌不同，孢子形成細菌可以很容易地在個體之間傳播，不依賴于直接的社會接觸。一致的是，通過野生小鼠之間直接社會接觸傳播的腸道微生物大多是厭氧的，而通過共享環境間接傳播的腸道細菌富含需氧孢子形成類群。
含有芽孢細菌的屬約占腸道微生物豐度的 30%，并且存在于幾個常見細菌家族中，包括毛螺菌科、瘤胃球菌科和梭菌科。值得注意的是，致病生物艱難梭菌會產生代謝休眠且高度耐藥的孢子，這些孢子有助于在惡劣條件下在宿主體內持續存在，并通過共享環境進行間接社會傳播。
宿主社會性與耐力機制選擇強度之間關系的兩種假設
微生物耐力機制的進化，例如形成孢子的能力，可能是由宿主物種的社會性程度決定的。關于宿主社會性與耐力機制選擇強度之間的關系，人們可以提出兩種相互競爭的假設。
1.
首先，在局限于獨居或很少有社會伙伴的宿主物種的微生物中，可能會選擇諸如孢子形成之類的耐力機制。這是因為社會接觸可能非常稀疏，以至于殖民另一個宿主的機會太有限，無法支持耐力機制的進化，從而能夠有效地間接向新宿主進行社會傳播。
2.
其次，進化壓力可能會選擇相對于社會宿主物種而言更孤獨的宿主物種增強的耐力機制，使微生物能夠在環境中持續存在，通過間接的社會傳播到達新的、不常見的宿主。當然，從其他同域物種獲取微生物也可能影響此類結果。
這些假設可以通過比較與宿主物種相關的微生物譜系之間是否存在耐力機制來進行經驗或薈萃分析的檢驗，這些宿主物種的社會性程度各不相同，同時考慮到與其他同域物種的相互作用。
▼
對腸道生態干擾的影響
一般的“生態干擾“”的是指的是引發顯著生態系統和生態變化的短暫環境事件（例如洪水、森林火災、颶風）。
生態恢復力的一個定義是被干擾的生態系統恢復并返回到或類似于其干擾前狀態的程度。
從干擾生態學和宏觀生態系統的生態恢復力原理也可以有益地應用于理解微觀生態過程，包括宿主-微生物相互作用。
微生物組生態的干擾，包括暴露于新飲食、抗生素暴露、疾病或感染，可能導致內源性微生物群落的喪失及其被其他微生物群落取代（下圖）。例如，抗生素引起的干擾和隨后的微生物喪失使得腸道中的生態位變得可供定殖，使宿主容易受到外來且可能具有病原性的微生物的侵襲，或者使如艱難梭菌這樣的病原體的生長失去控制。
圖4 腸道微生物組在社會微生物組中的穩定性格局
doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.014
接觸同種的社會網絡可能會通過提供來自鄰近宿主的社會可用微生物的元群落，以促進干擾后的再定殖，從而增強微生物組的恢復力（上圖）。
成年人的菌群被抗生素干擾后有恢復力
例如，在人類中，即使是短期的抗生素治療也會導致細菌多樣性大幅減少，而且在抗生素暴露后數月甚至數年內微生物組可能仍然受到干擾。
盡管早期生活中抗生素引起的腸道微生物組破壞可能會產生終生影響，但在成年人中，抗生素介導的干擾通常是輕微的，微生物組傾向于在停止抗生素治療后相當快速地恢復到穩定的、基本上是暴露前的狀態。
成年人菌群的恢復力，可能與社會微生物的助力相關
成年人腸道微生物組在干擾后恢復到基線狀態的能力可能反映了宿主控制的機制，但也可能是由于密集的社會網絡提供了大量社會微生物傳播的機會而得到促進。
從周圍的社會網絡和環境中接觸到與人類相關的微生物，可能會補償抗生素治療后共生和互利微生物群落的損失。然而，這種模式更可能適用于熟悉的社會伙伴。
熟人還是陌生人？社交選擇的微生物風險——不熟的社會伙伴可能不助力，甚至導向疾病
相比之下，在抗生素治療后接觸不熟悉的社會伙伴可能導致病理變化，因為可能傳播個體缺乏免疫耐受性的新微生物。這些動態可以在實驗上易于操作的社會性物種中進行測試，比如在抗生素治療后將小鼠和蜜蜂這樣的動物暴露于熟悉或新的社會伙伴。
來自社會微生物組五個層面的各種社會生態力量可能會影響從干擾中成功恢復的概率
來自同種動物的微生物傳播可能與個體在社會群體中的網絡化程度以及社會接觸的頻率和親密程度（1級）、社交網絡的規模（2級）以及社交網絡中更遠的組成部分之間的互動次數（3級）呈正相關。平均而言，更多的社會物種（4級）可能會經歷更快速的干擾后重新定殖。
然而，微生物組通常對擾動具有彈性。因此，一個重要的研究領域是了解與其他生物機制（例如宿主免疫）相比，社會傳播對微生物組恢復力的相對貢獻。這個問題可以通過將宿主暴露于標準化抗生素治療同時操縱宿主社會結構（例如單獨飼養動物或將動物分成不同大小的群體）來在模型生物中進行實證檢驗。
社會伙伴有助于抗生素擾亂后腸道菌群恢復力
抗生素引起的蜜蜂微生物組消融增加了死亡率，支持了社會傳播在微生物組恢復力中的重要性，但與蜂巢中的其他宿主接觸7天后，經過抗生素治療的蜜蜂的細菌組成部分恢復。
相比之下，與不含抗生素的對照蜜蜂相比，單獨飼養的蜜蜂仍然缺乏細菌。
同樣，當接受抗生素治療的小鼠與未經治療的小鼠（充當微生物庫）共同飼養時，抗生素治療后小鼠腸道微生物組的恢復會加速。
嚙齒動物社交網絡的菌落模型可用于檢查微生物組在更接近自然社會環境的環境中從干擾中恢復的情況。由于微生物傳播和獲得的增強，具有更多社會互動的更核心的個體可能比更多的外圍個體能夠更快地恢復。然而，由于更融入社交網絡的個人總體上往往擁有更好的健康狀況，需要仔細處理才能通過實驗解開這兩個過程。
04
社會微生物組對宿主健康和疾病的影響：基于微生物傳播的過程
盡管社會性微生物傳播的一些與宿主健康相關的影響是基于整個微生物組群落水平的過程，但社會性也推動了影響宿主健康和疾病的特定微生物的傳播，包括具有代謝和免疫作用的微生物的傳播、種間傳播、抗生素耐藥微生物的傳播和病毒的傳播。
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具有代謝和免疫作用的微生物傳播
社交互動可能會促進特定微生物的傳播，從而對宿主的新陳代謝和免疫產生明顯的影響。例如，一項針對狒狒的研究測試了微生物通過宿主社交和梳理網絡的傳播。
“核心”微生物群通常有助于為其宿主產生重要的生態系統服務，包括復雜碳水化合物的消化、維生素的合成以及短鏈脂肪酸的生產，例如丁酸鹽，丁酸鹽是結腸細胞的主要能量底物。
“核心”微生物群是否也受社會行為的影響？
鑒于它們對宿主的重大貢獻，人們認為宿主體內豐富的核心微生物對于宿主健康來說太重要了，不能依賴于宿主的社會互動。
與這一預期相反，這些核心微生物（包括雙歧桿菌屬和糞桿菌屬）的存在和豐度是通過社會群體成員資格和社會行為預測的。
社會傳播微生物促進宿主適應新飲食資源
可社會傳播的腸道微生物也可能有助于宿主利用特定生態位的能力。例如，沙漠林鼠食用富含單寧的植物，這些植物由糞腸球菌等腸道微生物代謝，可社會傳播的分類單元。這些微生物對于單寧的適當降解是必需的，它們的缺乏預示著通常與單寧消耗相關的體重減少和肝損傷。這也是微生物社會傳播可能促進宿主適應新飲食資源的一種途徑。這一提議可以通過將缺乏能夠降解飲食來源的異生物質的微生物的嚙齒動物與擁有此類細菌的嚙齒動物共同飼養來進行實驗研究。
作者預測，缺乏這些細菌的嚙齒動物將通過直接和間接的社會傳播獲得這些細菌，并且能夠更好地耐受異生素。這種現象對于理解宿主范圍擴張具有重要意義。使宿主能夠利用新資源和生態位的社會傳播微生物最終可能會促進宿主分散到新的生態系統中。
社交微生物影響宿主免疫健康
微生物組在塑造和調節宿主免疫力方面也發揮著至關重要的作用，特定的社會傳播微生物類群可能會影響宿主的總體免疫狀態。例如，最近對野生獼猴的一項研究發現，宿主的社交能力與腸道細菌屬（例如糞桿菌屬）的存在呈正相關，這些細菌具有抗炎和其他對健康有益的作用。
然而，不太善于交際的獼猴表現出鏈球菌屬的水平升高，鏈球菌屬的成員包括多種病原體和病原體。通過短鏈脂肪酸介導的信號傳導、對屏障功能的影響和其他機制，腸道微生物可以調節廣泛的宿主免疫細胞群（圖 3；表 3），并且微生物組-免疫相互作用可以加劇或保護宿主免受這兩種腸道疾病的影響以及各種腸外疾病，包括癌癥、自身免疫性疾病和病毒感染（可能包括 SARS-CoV-2）。
社會傳播微生物通過代謝物調節宿主免疫
常見的微生物代謝物，如短鏈脂肪酸（也是由社會傳播的微生物產生的）可以對宿主免疫產生顯著影響。例如，短鏈脂肪酸可誘導結腸中Treg細胞，從而賦予小鼠模型抵抗結腸炎的能力。個別細菌種類也會影響不同免疫細胞類型的頻率。其中一些微生物還會與藥物相互作用，并可以改變藥物代謝，從而影響宿主藥物反應和治療結果。
至關重要的是，發揮這些作用的微生物也被觀察到具有社會傳播性（圖3；表3）。這些證據表明社會傳播微生物可能產生免疫影響。
表 3 社會傳播微生物對宿主免疫的影響
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種間傳播和人畜共患病
人畜共患病和人畜共患病溢出效應是生物醫學和公共衛生領域長期關注的問題，并且在有關 SARS-CoV-2 起源的爭論中占據突出地位。不同物種動物之間的微生物傳播很容易被解釋為將社會微生物群背景化的社會生態力量的 5 級過程。
種間微生物傳播發生在一系列環境中
例如，生活在城市環境中的變色蜥蜴、土狼和麻雀都擁有人類常見的腸道細菌譜系。其他案例包括跨捕食者-被捕食者網絡的微生物傳播，以及通過與家養動物的相互作用傳播微生物。宿主物種之間的這種相互作用具有眾所周知的宿主間病原體轉移的潛力。例如，在養豬場逗留的時間增加了人類游客體內有害微生物的數量。
物種間微生物傳播增加疾病風險
彼此密切接觸并可能共享微生物的宿主物種，可以使宿主和腸道微生物適應度脫鉤。這種脫鉤可能會增強社會微生物組成員中毒力的出現。許多致命的人類疾病，如埃博拉病毒和獲得性免疫缺陷綜合癥（艾滋病），都是其他宿主物種人畜共患感染的結果。許多種相互作用都可能導致此類感染。例如，狩獵和食用森林獵物會增加感染人畜共患病毒的風險，從而將病原體引入人類社交網絡。同樣，幾種人類病毒、細菌和真核病原體可以感染其他物種并引起疾病，包括各種類人猿。
種間微生物傳播也有一些潛在益處
盡管這一領域的研究主要集中在人畜共患病和種間微生物傳播的負面后果上，但也可能有一些好處。例如，在生活得很近的同域物種中，這種種間傳播可能會增強個體和社會群體的微生物多樣性。同樣，與牲畜的相互作用可能有助于增加人類腸道微生物組的微生物多樣性。
如前所述，不同的社會微生物組代表了生態群落，它們可能能夠通過定植抵抗更好地抵抗潛在的病原體，還可以通過直接和間接抑制宿主體內的病毒等病原體。
在某些情況下，這些特異性間的相互作用也可能對免疫生理學產生有益的影響
例如，將小鼠暴露在與狗相關的室內灰塵中會豐富有益的約氏乳桿菌，抑制炎癥的生物標志物，并保護小鼠免受隨后的呼吸道感染和病理變化。可以通過用包含來自其他一些宿主物種的微生物的混合或更多樣化的微生物組定植無菌小鼠來研究這些類型的建議，并與用來自單一宿主物種的微生物定植的小鼠（前一組可能對實驗引入的病原體表現出更強的抵抗力）。
作者可以類似地測量無菌小鼠的病原體抵抗力，這些小鼠被來自農場、水坑或其他幾種動物交換微生物的“自然”混合宿主微生物群樣本定植。
此類實驗將幫助我們更好地了解包括來自不同宿主物種的微生物在內的微生物組是否具有有益作用。
總體而言，盡管大多數關于微生物種間傳播的研究都集中在疾病風險上，但種間微生物傳播同時也有可能為宿主帶來隱藏的好處，值得進一步研究。
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抗生素耐藥性的傳播
抗生素耐藥性的發展是一種古老的適應，使細菌能夠相互競爭。然而，用于醫療和農業目的的抗生素的廣泛利用正在推動抗生素耐藥性的出現，達到造成嚴重公共衛生風險的水平。
關于抗生素耐藥性的許多研究都集中在接觸抗生素后宿主體內抗生素耐藥性的發展或通過橫向基因轉移獲得抗生素耐藥性細菌基因。
在這里討論如何利用塑造社會微生物組的不同社會生態力量以新穎的方式檢查不同水平的抗生素抗性微生物的傳播。
抗生素耐藥性的多途徑傳播（5個層級）
例如，在第1級，預計同住一個家庭的個人將從接受抗生素治療的同居者那里獲得抗生素耐藥微生物。如果抗生素療程持續數月或數年，這種情況可能會加劇。
有兩個觀察結果支持這樣的提議。
1.
擬桿菌目細菌是家庭內傳播性最強的細菌之一。
2.
擬桿菌門成員充當抗生素抗性基因的儲存庫。
因此，一些傳播性最強的物種和菌株也可能非常有效地傳播抗生素耐藥性。
在第2級，文化、社會和國家使用抗生素的程度有所不同，從而為抗生素抗性微生物和基因創造了依賴于文化的傳播環境。
在第3級，長途旅行的人類可能會不同程度地接觸抗生素抗性微生物和基因。
在第5級，已觀察到人類和共享環境的其他動物之間存在抗生素抗性微生物和基因的轉移。例如，伴侶動物（寵物）是抗生素抗性微生物和基因的潛在來源。
農業動物抗生素使用中的耐藥性傳播
此外，與接觸抗生素的農業動物或在這些動物居住的環境中工作的個人，顯示出微生物組重塑和獲得抗生素抗性微生物和微生物基因的證據。
至少存在三個主要問題：
- 首先，耐藥菌可能直接感染人類
- 其次，牲畜初次感染后耐藥菌株的適應可能會導致人類持續傳播
- 第三，人類病原體可能通過細菌之間橫向基因轉移獲得牲畜中出現的抗生素抗性基因
所有這些途徑都可能導致隱藏的、可社會傳播的抗生素耐藥性層。當然，這意味著這種傳播可能會使未來的抗生素治療對個人的社會交往和護理人員的效果降低。這種影響的可能性和程度需要進一步的實證研究。
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病毒和社會病毒組的傳播
幾乎所有生物體都是多種病毒的宿主。除了引起急性疾病的致病病毒（如 SARS-CoV-2 和人類免疫缺陷病毒）之外，多細胞生物還具有內在的病毒群體（病毒體），其由兩種不同的成分組成：在宿主細胞中復制的宿主適應共生或條件性致病病毒，以及感染宿主微生物組原核成員的更大的細菌病毒（噬菌體）和古菌病毒（圖3）。這些病毒成員也是個體微生物組的一部分，而社會病毒組則構成社會微生物組的一部分。
在人類中適應宿主的病毒組的常見成員
包括內源性逆轉錄病毒（即與人類基因組整合的病毒基因組的組成部分）、指環病毒、pegiviruses、多瘤病毒和乳頭瘤病毒、細小病毒和皰疹病毒。盡管其中一些病毒（特別是乳頭瘤病毒和皰疹病毒）與病理有關并引起散發性疾病，包括幾種類型的癌癥，大多數似乎與任何病理無關。
病毒與宿主的互利共生關系
例如，指環病毒(anelloviruses)——一組神秘的小病毒，具有單鏈 DNA 基因組，在人類中幾乎無處不在 – 尚未被證明會導致任何疾病。一些非致病性或條件致病性病毒在特定情況下甚至可以被認為是互利共生的，因為它們給宿主帶來了某些好處。
病毒在宿主免疫發育與社會傳播中的作用
例如，人類pegiviruses的雙重感染與毒性較低的艾滋病和埃博拉病毒感染有關。一般來說，適應宿主的病毒可能參與宿主免疫的形成。在這方面，指環病毒有助于在發育過程中訓練人類免疫系統。此外，用鼠諾如病毒感染無菌小鼠促進了無菌小鼠的典型免疫發育并促進體內平衡，而未感染的小鼠表現出無菌狀態特有的異常發育模式。
因此，一些適應宿主的病毒可以模仿宿主細菌定植的發育效應。這些適應宿主的病毒的傳播可以通過多種途徑發生，并且應該受到社會互動的影響。其中一些病毒，例如指環病毒，可以通過血液傳播，因此，它們的傳播應該受到塑造社會微生物組的社會生態力量 1-5 級中討論的幾個相同過程的影響。
宿主病毒組的大部分由針對微生物組的病毒組成。細菌種群普遍受到感染它們的噬菌體的控制，宿主微生物組也不例外。盡管微生物組的病毒成分仍未完全表征，但宏基因組學的進步已經導致發現了許多以前未知的噬菌體群體，其中一些噬菌體在人類腸道中非常豐富。
例如，Crassvirales感染擬桿菌門成員，擬桿菌門是人類腸道微生物組的主要組成部分，其中包含難以培養的細菌。培養擬桿菌門成員的挑戰意味著其相關的噬菌體群落的特征仍然相對較差。
細菌、噬菌體和宿主的三角互動
噬菌體-原核生物關聯具有高度特異性，噬菌體譜系通常感染范圍非常窄的原核宿主。在某種程度上，所有微生物組-免疫相互作用（圖3）都可以反映各種噬菌體-細菌相互作用。
換句話說，任何細菌不僅參與與宿主相互作用并與其他細菌競爭，而且還參與適應噬菌體的存在并協調抗噬菌體防御。因此，所有或大多數細菌對宿主的影響應在相互作用的三方系統的背景下考慮，包括細菌-宿主相互作用、細菌-細菌相互作用和細菌-噬菌體相互作用。
社會生態影響噬菌體傳播
由于噬菌體很可能伴隨任何細菌傳播，因此噬菌體應經歷 1-5 級相同的社會生態過程，從而形成社會微生物組。最近的幾項研究發現了這種現象的證據。例如，根據狒狒社會結構腸道細菌群落的發現，宿主社會群體也可以根據其噬菌體群落來區分。
細菌組成的平行結果，狒狒之間的梳理強度預測噬菌體群落的相似性，即使在控制遺傳相關性之后。在人類研究中也觀察到了細菌和噬菌體動力學之間的這種相似之處。例如，在成年同卵雙胞胎的研究中，噬菌體多樣性與細菌多樣性密切相關。
此外，與細菌一樣，嬰兒病毒組具有出生模式的特征，陰道分娩的嬰兒比剖腹產嬰兒表現出更多樣化的病毒組。最后，與腸道微生物組的細菌成員一樣，噬菌體的組成在衰老過程中也會發生變化。這些發現強調了噬菌體和細菌傳播以及社會微生物組的宿主內動態之間的相似性。
噬菌體對宿主健康的有益/有害影響
例如，在感染霍亂弧菌的個體中，那些攜帶感染霍亂弧菌的噬菌體的個體所患的疾病毒性較低。這些有益的影響也可能擴展到心理領域，例如認知表現。例如，一些噬菌體感染了可以損害宿主認知能力的細菌，從而提高了宿主的認知表現。這種模式已在人類中觀察到，并在小鼠和蒼蠅中得到實驗證明。
相反，噬菌體可能通過感染對宿主有益的細菌，或感染與病原體和致病生物競爭的共生細菌，從而損害宿主健康。
總的來說，噬菌體傳播可能是健康和疾病中尚未得到充分研究的一個組成部分。事實上，由于噬菌體在研究中很少被量化或有意控制，因此值得考慮以下可能性：目前歸因于微生物組細菌成分的許多生理效應部分源于細菌與其相關噬菌體之間的無數相互作用。
要更全面地了解微生物傳播如何影響宿主健康，需要明確摻入病毒組。例如，納入病毒持久性和復制策略和更廣泛的生態過程（例如捕食者-獵物動態）可以進一步增強我們對宿主中微生物傳播、組裝、演替、恢復力和功能影響的理解。
總體而言，推動宿主之間微生物傳播的社會互動類型預計會導致感染這些微生物的噬菌體的伴隨傳播。病毒的傳播意味著社會微生物組還包含一個密不可分的社會病毒組，對宿主健康產生影響，為發現提供了許多機會。
05
社會微生物組對傳染性和非傳染性疾病的影響
社會傳播微生物的潛在影響也可能與傳染病和非傳染性疾病相關。雖然傳染病在流行病學轉變期間有所下降，但非傳染性疾病卻變得更加普遍，目前約占全球死亡人數的?75%。利用本視角中提出的主題和原則，研究人員提出微生物的社會傳播可能會增強或降低宿主對傳染性和非傳染性疾病的易感性（圖 5），因此非傳染性疾病可能存在未被充分認識的風險。
圖5 微生物的社會傳播和疾病風險
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微生物和傳染病的社會傳播
社會傳播的微生物可以調節傳染病的風險和影響。例如，微生物可以促進宿主的病毒感染，包括通過增強病毒顆粒與宿主細胞結合時的穩定性或抑制宿主抗病毒反應。就此類微生物的可傳播性而言，宿主對病毒感染的反應可能至少部分是社會獲得的微生物的功能。
社會微生物調控宿主疫苗反應
由于可傳播的腸道微生物與宿主疫苗反應相互作用并調節宿主疫苗反應（表3），因此宿主疫苗介導的對各種細菌和病毒病原體的抵抗力可能至少部分受到社會獲得的微生物的影響。
抗生素抗性微生物和微生物基因的社會傳播，也可能增強接受者在未來細菌感染期間對抗生素治療的抵抗力。
非抗生素藥物促進耐藥性微生物傳播
事實上，最近的體外證據表明，即使是抗抑郁藥等非抗生素藥物也可能在臨床相關濃度下導致抗生素耐藥性的出現。這可能為耐抗生素微生物的社會傳播創造更多機會。
例如，可以想象一個假設的場景，其中一名家庭成員正在接受重度抑郁癥的治療。患者不僅面臨產生抗抑郁藥介導的抗生素耐藥性的風險，而且這些抗生素耐藥性微生物也有可能傳播給其他家庭成員。通過該途徑，非傳染性疾病的治療可能會影響患者社交網絡中傳染性疾病的治療結果。
微生物的社會傳播也有助于減輕傳染病
社會獲得的微生物可能有助于定植抵抗，從而保護宿主免受各種細菌病原體的侵害，并降低疾病的風險和嚴重程度（圖3）。
在昆蟲中，社會獲得的微生物對傳染病的保護作用是眾所周知的。例如，在熊蜂中，宿主在蛹羽化后通過接觸巢友的糞便來獲得腸道細菌，這些細菌可以防止有毒的錐蟲小蟲引起的寄生蟲感染。
這一原則最近被擴展到合成益生菌的設計中以保護宿主。給予蜜蜂合成共生體增強了對蜜蜂微孢子蟲的抵抗力，蜜蜂微孢子蟲是一種經常與蜂群崩潰性疾病相關的微孢子蟲寄生蟲。至關重要的是，合成益生菌在共同飼養的蜜蜂中傳播，這種現象對整個蜂巢的保護具有影響。
抵抗力可以通過微生物群轉移
在哺乳動物中，預防疾病已被證明是一種可傳播的表型：當來自人類的腸道微生物對腸道感染表現出不同的易感性被轉移到無菌小鼠體內時，受體小鼠在暴露于嚙齒類檸檬酸桿菌感染時會重現其供體的抵抗特征。
具體來說，當最易感的小鼠（即被來自最易感人類的微生物定植的小鼠）與最有抵抗力的小鼠（即被來自最有抵抗力的人類的微生物定植的小鼠）共同飼養時，易感小鼠變得更加抵抗，但抵抗力強的小鼠并沒有變得更容易受到檸檬酸桿菌感染（在圖 5）。
內源微生物群體與致病性真核病毒相互作用，可能會抑制病毒感染
例如，在病毒顆粒試圖附著在宿主細胞上時干擾病毒顆粒。噬菌體的傳播還可以降低某些傳染病的毒力，噬菌體對人類霍亂弧菌感染的有益作用就是例證。此外，一些研究表明，來自社會傳播細菌屬雙歧桿菌、乳桿菌和鏈球菌的細菌（表 3）可能與預防瘧疾有關。
與昆蟲一樣，微生物的社會傳播可以保護哺乳動物宿主免受感染或通過多種機制限制其嚴重程度。此外，為蜜蜂設計合成的、可傳播的益生菌也對針對人類的類似方法產生影響，設計可傳播的益生菌和治療方法可能對人類傳染病是可行的。例如，某些益生菌可以促進金黃色葡萄球菌去除，對人類健康產生有益影響。如果給予目標宿主的益生菌能夠在宿主體內定植并在宿主之間傳播，這可能為傳染病的管理帶來機遇，同時也帶來新的倫理困境。
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社會傳播微生物和非傳染性疾病
非傳染性疾病可能也有微生物傳播的成分
通常認為非傳染性疾病是由非傳染性風險因素引起的，包括遺傳和生活方式特征。然而，非傳染性疾病也可能具有由微生物的社會傳播引起的傳染性成分，這可能會加劇和減輕疾病風險。
許多最初被歸類為非傳染性疾病的疾病現在正在接受微生物相關性和原因的評估，包括代謝疾病、動脈粥樣硬化，各種癌癥，以及與大腦相關的綜合癥和病癥。將患者糞便移植到無菌動物體內表明，供體微生物可以促使幼稚受體出現一系列臨床相關表型。然而，許多這些研究涉及將整個腸道微生物群從供體轉移到受體，而不是通過社會互動傳播選定的微生物群成員。
此外，一些具有社會傳播性的微生物還會干擾用于治療癌癥和各種其他非傳染性疾病（包括帕金森病、心血管疾病和抑郁癥）的藥物的代謝（表 3）。因此，下一步是測試與疾病相關或干擾藥物代謝的微生物是否具有社會傳播性。
微生物傳播對非傳染性疾病的雙重影響
許多非傳染性疾病可能具有傳染性成分，因為影響宿主易感性、結果和治療反應的微生物具有社會傳播性，這一普遍假設得到越來越多的實證支持。例如，在自閉癥小鼠模型中，懷孕期間分段絲狀細菌的社會傳播與母體免疫激活相互作用，誘導母體TH17細胞群，進而導致后代的社會行為缺陷。
社會傳播的微生物也可能提供一定程度的預防非傳染性疾病的保護作用。例如，家庭規模預計與群體內微生物傳播呈正相關，但與炎癥性腸病的發病率呈負相關。在小鼠研究中也觀察到了這種流行病學模式的一種形式，其中與生活在較小群體中的小鼠相比，生活在較大群體中的小鼠對葡聚糖硫酸鈉誘導的結腸炎表現出更強的抵抗力。這種保護與微生物組成的變化有關，而微生物組成的變化可歸因于群體規模的增加。
微生物傳播和生活方式相互作用，影響健康
就代謝條件而言，共同飼養含有與肥胖不一致的人類雙胞胎腸道微生物的小鼠，會導致瘦雙胞胎衍生微生物的偏向轉移，從而保護攜帶肥胖雙胞胎微生物的小鼠免于體重增加（在圖5中的“拯救”場景中進行了可視化）。
然而，這些保護作用依賴于飲食，只有當受體小鼠被喂食食物或脂肪含量相對較低、水果和蔬菜含量較高的飲食時才會顯現出來。這表明微生物的社會傳播和飲食等生活方式因素可能相互作用，從而影響宿主的健康結果。
共同飼養提升黑色素瘤免疫治療效果，與社會性獲得有益微生物相關
當治療抵抗性小鼠與治療反應性小鼠共同飼養時，抵抗性小鼠表現出改善的治療結果，這歸因于社會性地從反應性小鼠中獲得有益微生物。
值得注意的是，有反應的小鼠并沒有對治療失去反應，在這種情況下，建議在沒有明顯成本的情況下進行利益的社會傳遞。
癌癥等非傳染性疾病的治療可能至少部分受到社會傳播微生物的影響
宿主對癌癥治療的反應與微生物組成有關，而對宿主反應重要的微生物是可社會傳播的（表3）。因此，癌癥等非傳染性疾病的治療可能至少部分受到社會傳播微生物的影響。
當然，并不是說傳統意義上的非傳染性疾病，應該根據介導疾病的微生物社會傳播的可能性重新歸類為傳染性的，或者來自不太健康個體的微生物必然會使他們的社會接觸容易患上疾病。事實上，從生態理論和經驗模式來看，與健康相關的微生物組往往更加多樣化和有彈性，傳播的效果可能更可能發生在“拯救”方向而不是“接管”方向（圖5）。
微生物社會傳播對健康影響的復雜性
當然，有益的傳播也并不總是發生，這種可能性值得進一步調查。非致病微生物的社會傳播是否會加劇或減少非傳染性疾病風險仍然是一個懸而未決的問題。同樣，與人類的相關性仍有待確定，因為迄今為止大多數研究都是在實驗室小鼠身上進行的，這些小鼠表現出食糞行為，有望促進高保真度的社會傳播。
總體而言，對疾病相關或保護性微生物的社會接觸和獲得，分別可能豐富或減少發展臨床表型的可能性，其調節程度可能與宿主特異性特征（如遺傳學和生活方式）相互作用（圖5） 。當然，社會傳播微生物對宿主健康和疾病的影響可能并不大，這些影響作為健康的社會決定因素的貢獻者，以及可能在社會進化中的作用，值得研究。
06
結 語
在本視角中，作者利用大視角和獨特的概念應用了社會微生物組概念來研究微生物的社會傳播對宿主健康、疾病和社會進化的影響。
社會傳播的微生物可以影響與宿主健康相關的廣泛過程，這些過程可以分為生態進化微生物群落過程和基于微生物傳播的過程。至關重要的是，社會傳播的共生體可能會改變傳染性疾病和非傳染性疾病的疾病風險。
如果非傳染性疾病的風險和結果確實會受到社會傳播微生物的影響，必須考慮非傳染性疾病具有傳染性成分的可能性。研究社會傳播微生物與人類的相關性以及改變傳染性和非傳染性疾病發生風險的機制，可能會促進有關這些疾病的知識和療法的出現。
了解致病性和非致病性微生物的傳播生態將是一個重要的研究領域：如果病原體、共生體利用至少在某種程度上不同的傳播策略，或者不同地改變宿主行為（例如，病原體引發社會隔離和疾病行為），那么特定的社會結構可能對致病性與共生體的傳播產生不同的影響微生物。這提出了自然選擇的不同目標，并對社會進化產生影響。
社會微生物組不僅包含細菌成分和社會病毒組，還包含社會古菌組、社會真菌組等。此外，正如人類文化進化產生了抑制病原體傳播的行為和實踐一樣，文化進化也可能有利于行為模式和實踐的出現，以促進共生和互惠微生物在人類之間的傳播。
所有生物體和環境都通過微生物傳播在某種程度上相連，這也是“同一個健康”觀對人類、其他動物和環境健康的基本前提。
因此，闡明這些微生物之間的聯系也可能在人類疾病背景之外發揮作用，并有助于應對全球健康挑戰。最終，通過更廣泛的視角（包括共生體、病原體）來觀察社會微生物傳播，可以幫助我們更好地理解影響健康社會決定因素的微生物信號以及可傳播微生物在社會進化中的多效性作用。
主要參考文獻：
Sarkar A, McInroy C J A, Harty S, et al. Microbial transmission in the social microbiome and host health and disease[J]. Cell, 2024, 187(1): 17-43.
