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在食品行业，确保食品安全和可追溯性至关重要。为解决大西洋竹荚鱼（Scomber colias）地理溯源难题，研究人员分析其肠道微生物组。结果发现肠道微生物组可有效追溯产地，模型准确率达 85%，还检测出潜在致病微生物。这为海鲜溯源和安全监测提供新途径。
在海鲜市场中，准确追踪鱼类的产地一直是个棘手的问题。随着人们对食品安全的关注度不断提高，以及海鲜贸易的日益繁荣，确定鱼类的来源变得愈发重要。这不仅关乎消费者能否吃到 “货真价实” 的海鲜，更与食品安全紧密相连。比如，一些不法商家可能会将低质或来源不明的海鲜冒充优质产品出售，而消费者很难从外观上辨别。此外，对于监管机构来说，准确追踪海鲜产地有助于打击非法捕捞和保障市场秩序。
在这样的背景下，葡萄牙里斯本大学（Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa）等机构的研究人员开展了一项针对大西洋竹荚鱼（Scomber colias）的研究。他们试图探究能否利用大西洋竹荚鱼肠道微生物组来追溯其地理来源，并评估其中潜在的病原体，为海鲜的质量控制和安全保障提供有力支持 。该研究成果发表在《Animal Microbiome》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面，从葡萄牙北大西洋沿岸五个不同捕捞区域获取了 150 条大西洋竹荚鱼样本。接着，利用第 4 代测序技术对样本肠道微生物组进行分析，包括 DNA 提取、16S rDNA 基因扩增、测序文库制备和长读纳米孔测序。随后，运用 R-Studio 软件进行数据处理，通过多种分析方法，如 α 多样性和 β 多样性分析、随机森林（RF）模型构建等，来深入挖掘数据信息。
在研究结果部分：
- 鱼的形态测量：研究发现不同采样地点的大西洋竹荚鱼在总长度、重量和富尔顿条件指数（Fulton condition index，K）上存在显著差异。例如，从中心北部地区采集的标本在这两个参数上记录值最高，而中心地区的标本长度和重量相对较低。
- 肠道微生物组生态学：通过测序分析，研究人员发现不同采样点的肠道微生物组存在明显差异。微生物群落的多样性在不同区域有所不同，如中心捕捞区域的鱼类肠道微生物群落的香农指数（Shannon index）显著高于中心北部和南部捕捞区域。在分类组成上，不同区域优势菌门有所不同，如假单胞菌门（Pseudomonadota）和芽孢杆菌门（Bacillota）在多数样本中占优势，但在北部和中心捕捞区域，支原体门（Mycoplasmatota）和放线菌门（Actinomycetota）的 prevalence 更高。β 多样性分析显示，不同区域的样本在主坐标分析（PCoA）中形成了不同的聚类，如中心 - 南部与中心和北部样本明显分开。
- 基于宏基因组的溯源模型：利用随机森林方法，研究人员构建了溯源模型。该模型在训练和测试阶段分别取得了 76.8% 和 85.0% 的准确率，能够有效区分大多数采样区域的样本来源，但中心 - 南部和南部区域的分类准确率相对较低。
- 特定地点的宏基因组生物标志物：通过线性判别分析效应大小（Linear Discriminant Analysis Effect Size，LEfSe）和指示物种分析（Indicator Species Analysis）等方法，研究人员确定了每个捕捞区域的潜在生物标志物。例如，北部区域的生物标志物中，有三个属于嗜冷杆菌属（Psychrobacter）；中心 - 北部区域四个生物标志物属于弧菌属（Vibrio） ；中心 - 南部区域的所有候选生物标志物均属于发光杆菌属（Photobacterium）。
- 潜在致病微生物的存在：研究还发现，所有肠道微生物组样本中都存在与潜在致病微生物相关的遗传物质。不同区域的鱼类肠道中，与人类败血症、肺炎、脑膜炎等疾病相关的微生物遗传物质含量有所不同，中间采样区域（中心 - 北部和中心 - 南部）的鱼类肠道微生物组中，与肠道病原体和寄生虫相关的遗传序列含量较高。
研究结论和讨论部分指出，大西洋竹荚鱼的肠道微生物组可以作为其捕获位置的有效追踪指标。通过机器学习技术构建的模型能够以较高的准确率对样本进行分类，并且确定的生物标志物有助于利用更具针对性和成本效益的技术来识别样本来源。虽然检测到的致病微生物遗传序列并不意味着存在活性病原体，但对于通常烹饪后食用且去除肠道的大西洋竹荚鱼来说，这一发现仍强调了建立更广泛监测系统的必要性，以保障沿海用水和食品安全。此外，该研究也存在一定局限性，如样本未经过完整的市场销售流程，且极端环境事件对微生物组的影响尚不明确。但总体而言，这项研究为海鲜产地溯源和食品安全监测提供了新的方法和思路，有助于推动相关领域的进一步发展。
