Cell發(fā)布全球城市微生物組圖譜，你的住所信息可能就藏在鞋子上

來源：生物探索作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2021-07-06 15:06:00【大中小】

隨著全球城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，附著在人類中的細(xì)菌、病毒和其他微生物也在交通軌道的通行中頻繁的交換，甚至穩(wěn)定存在，慢慢成為了我們生活的一部分。一些微生物可能具有像COVID-19類似的潛在未知致病性，也有一些微生物與抗微生物藥的耐藥性相關(guān)，還有一些微生物可能具有特定于城市的特征，這些信息的挖掘和發(fā)現(xiàn)對(duì)于人類的健康發(fā)展具有重要意義。這也使得，繪制我們生存所依賴的城市中存在的微生物種類和分布圖譜變得更為急需。

近日，來自美國康奈爾醫(yī)學(xué)研究院的研究人員在《Cell》上發(fā)表了題為A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance的研究成果，該團(tuán)隊(duì)在三年內(nèi)收集了來自全球32個(gè)國家和60個(gè)城市的近5,000個(gè)樣本，通過宏基因組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)了10928種病毒和748種細(xì)菌，繪制了全球的城市微生物圖譜，并發(fā)現(xiàn)了其城市分布特征。

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.002

為了更多了解城市中的微生物種群，研究人員從全球60個(gè)城市的公共交通系統(tǒng)（欄桿、長凳和售票亭）中共收集了4728個(gè)樣本，通過宏基因組測(cè)序獲得了各樣本中近12000種微生物數(shù)據(jù)。基于測(cè)序信息，研究人員對(duì)微生物物種在全球城市環(huán)境中的分布進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)城市擁有一組“核心”的微生物組，約有1145種微生物基本上出現(xiàn)在所有的樣本中，其中31個(gè)物種最為保守。此外，最豐富的微生物種類是痤瘡角質(zhì)桿菌，其在所有樣品中的豐度分布相對(duì)穩(wěn)定，是一種已知的人類皮膚共生菌。

城市核心微生物

人類是城市環(huán)境的主要組成部分，那么城市樣本中的微生物組是否可能也與人體內(nèi)的共生微生物組成類似呢？研究人員將樣本中的非人類DNA片段與人類微生物組計(jì)劃(HMP)中五個(gè)共生微生物組位點(diǎn)（糞便、皮膚、氣道、胃腸道、泌尿生殖道）的50個(gè)隨機(jī)選擇的樣本進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)本研究中的樣本與不同人體部位樣本間的微生物存在著一定的差異，但從可能經(jīng)常被人類皮膚接觸的門把手、按鈕、欄桿和觸摸屏等表面中采集的樣本確實(shí)與人類皮膚微生物組較為相似。

雖然幾乎所有城市樣本中都存在著已發(fā)現(xiàn)的核心微生物組，但其他的微生物多樣性依然受著城市中人口密度、6月份的平均溫度、地區(qū)海拔高度、地表類型、地表材料、距地面高度以及與海岸距離的影響。進(jìn)一步分析后，研究人員發(fā)現(xiàn)這些樣本中微生物的多樣性與城市氣候密切相關(guān)，而與地表物質(zhì)的相關(guān)性不太強(qiáng)。

微生物分布特征

對(duì)獲得的微生物數(shù)據(jù)進(jìn)一步鑒定歸類，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)樣本均包含了來自放線菌、擬桿菌、厚壁菌門和變形菌門的物種，但其部分相對(duì)豐度似乎具有大陸偏好性，中東和大洋洲的厚壁菌門比例高于其他地區(qū)。此外，研究人員也發(fā)現(xiàn)，抗菌素耐藥基因在城市中普遍存在，其類別也因大陸而異，不過抗生素抗性基因的豐度普遍較低。還有值得注意的是，研究人員通過與已知微生物數(shù)據(jù)庫的映射比對(duì)，發(fā)現(xiàn)城市中存在著許多新的細(xì)菌和病毒物種。

城市抗菌素耐藥基因分布和豐度

該研究的作者Evan E. Afshin表示：基于這些采樣工作和測(cè)序分析結(jié)果，只需對(duì)鞋子上的DNA進(jìn)行測(cè)序就可以預(yù)測(cè)一個(gè)人的住所，準(zhǔn)確率可以高達(dá)90%。該研究也發(fā)現(xiàn)了許多因素會(huì)影響城市的微生物群落，而這些不同特征的發(fā)現(xiàn)也為法醫(yī)研究提供了一些可能。此外，抗生素耐藥菌株和抗性基因的數(shù)據(jù)的積累，也為醫(yī)生、科學(xué)家和公共衛(wèi)生官員處理公共衛(wèi)生健康問題提供了一定的見解。