Cell：大规模微生物组分析发现了数千个新物种

　　

意大利特伦托大学等机构的研究人员通过测序人类微生物组样本中的9,000多个宏基因组，发现了超过15万个微生物基因组，其中大多数是此前未知的。这项重要成果于上周发表在《Cell》杂志上。

人体微生物组对健康的重要性不言而喻，但其整体多样性仍不为人所知，特别是肠道以外的部位和西方以外的人群。于是，特伦托大学Nicola Segata领导的研究团队对涵盖不同人群、身体部位、生活方式和年龄的9,000多个宏基因组进行分析，发现了近5,000个物种，其中77%不存在于公共数据库中。

“我们在遗传上对大量细菌和古细菌进行了鉴定和分类，它们是人体微生物组的一部分，但到目前为止尚未探索，也尚未鉴定，”Segata谈到。“我们还观察到，许多微生物很少出现在西方人群中，这也许是工业化进程的间接后果。”

（图片来自原文）

研究人员利用大规模的宏基因组组装方法，从短读长测序所产生的9,316个宏基因组中重构细菌和古细菌基因组。这些宏基因组来自46个数据集，涵盖了不同人群、身体部位和宿主年龄的样本。他们从中重构了154,723个基因组。

之后，他们利用all-versus-all遗传距离定量和聚类方法，将这些基因组归到约5,000个物种水平的基因组bins（SGB）。大约4,930个SGB来自22个已知的门，还有345个无法分配到任一分类。

研究人员指出，77%的SGB代表了不存在于公共数据库中的未知物种。这些未知的SGB（uSGB）增加了宏基因组reads的比对能力。粪便样本的比对能力从67.76%提高到87.51%，而口腔样本也从65.14%提高到82.34%。此外，非西方人群的肠道微生物组比对能力也大大提高，目前达到83%。

他们将最常见的uSGB称为“Candidatus Cibiobacter qucibialis”。通过系统发育分析，他们将这个候选物种放在Faecalibacterium和Ruminococcus菌之间，这两者都是肠道微生物组的核心成员。来自非西方人群的Ca. Cibiobacter qucibialis基因组聚集在单系子树上。

Ca. Cibiobacter qucibialis的功能分析还发现了西方和非西方菌株之间的差异。例如，非西方菌株包含了完整的色氨酸代谢操纵子，而西方菌株则不包含。研究人员指出，这可能是趋异进化的标志。

即使是那些研究透彻的微生物组细菌，比如拟杆菌，研究人员也发现了种内多样性。不过，非西方人群肠道微生物组的加入让他们在厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）中发现了许多未知的SGB。

研究人员认为，这表明肠道微生物组有许多方式来适应其人类宿主的多样性。（生物通 薄荷）

原文检索

Extensive Unexplored Human Microbiome Diversity Revealed by Over 150,000 Genomes from Metagenomes Spanning Age, Geography, and Lifestyle

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.001