腸内細菌がヒトの健康や代謝および疾患を調節する上で重要であることが、様々な証拠と共に注目されてきている。しかし、細菌はその役割の一部でしかない。これらの細菌に感染するウィルスもまた、ヒトを形成していくと言っても過言ではない。2012年3月6日付けのPNAS誌に掲載された本研究は、ペンシルベニア大学医学部ペレルマン学校微生物学教授、フレドリック・D・ブッシュマンが主導したものだ。健常者の腸内に存在するウィルスのDNA（virome：ヴィロム）をシーケンシングした本研究では、12人の便から約480億個のDNA塩基、または遺伝子のビルディングブロックが収集された。
研究チームはこれらのブロックをパズルピースの様に組み立て、ウィルスゲノムを再現した。個人ごとに数百から数千の異なるウィルスが集められ、それら一つを除いた全てが、研究チームが予想した通りバクテリオファージ（バクテリアだけに感染するウィルス）であった。異なる一つは、1検体のみに観察されたヒト病原体のヒトパピローマウィルスであった。
バクテリオファージは多くの細菌にとって天敵のようなものであるが、ヒトのミクロビオームにおけるこれらの役割はごく最近研究され始めている。大学院生、サムエル・マイノット率いるブッシュマン博士の研究チームは、研究対象である12人のヒト検体のウィルス数の違いを調べるため、配列の違いが最も顕著である塩基の広がりを探した。研究チームの調査の結果、51の高頻度可変領域が12人の間で同定され、驚くことにこれらは逆転写酵素遺伝子に関連していたのである。一般的にHIVなどのレトルウィルスの複製と関連付けられている逆転写酵素は、RNAをDNAにコピーする。研究しつ尽くされている逆転写酵素であるボルデテラ・バクテリオファージの高頻度可変領域、BPP-1との配列および構造的類似性を有する領域が、51領域中29領域存在した。
ボルデテラはkennel cough（犬の呼吸器症候群）を引き起こす微生物である。BPP-1は広く一連のウィルスターゲットの侵入および繁殖を助けるため、タンパク質の修飾に逆転写酵素および誤りがちなコピーメカニズムを使用する。新たに発見された高頻度可変領域がヒトのヴィロームおよびミクロビオームにおいて、同様の機能を働くことをブッシュマン博士と研究チームは推測する。「これらバクテリオファージのタイプにおける急速な変異は、自然選択圧によるものだと思われます。ということは、ファージが迅速に適応できなければいけなくなる、急な環境的要素の変化があったのでしょう。」と、マイノット氏は語る。免疫システムから逃れ、進化し続ける細菌宿主に遅れをとらずにいるのが、変異の理由でありうると著者らは述べる。突然変異に基づいた宿主と病原体の軍備競争のようなものである。いずれにせよ、このような可変性が腸内ミクロビオームの進化を援助しているのかもしれない。「進化の基質は突然変異である。」と、マイノット氏は語る。
研究で発見された185の逆転写酵素の進化的解析は、これらの酵素の大部分が主に多様性の発生に関与していることを示唆している。新たに発見された高頻度可変領域の機能を特定し、これらの可変性が時間とともにどのように変化し、疾患との関係を理解することが次の目標であると、マイノット氏は述べる。
「この方法は“多様性生成”生物学の新しい世界を開き、これらの重要なシステムが実際に何をしているのかを見出すことが可能になるでしょう。」と、マイノット氏は述べる。
本研究はブッシュマン博士およびマイノット氏に加えて、ペンシルベニア大学のステファニー・グルンバーグ（微生物学）、ギャリー・ウー博士（消化器科）、そしてジェームス・ルイス博士（統計学および疫学）が共同著者として協力した。
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