科學家清楚地繪制出人類腸道的微生態系統目錄

一項刊登在國際雜志Nature Biotechnology上題為“A unified catalog of 204，938 reference genomes from the human gut microbiome”的研究報告中，來自歐洲分子生物學實驗室等機構的科學家們通過研究將人類腸道微生物組中所有已知的細菌基因組匯編成了一個大型的數據庫，從而就能幫助研究人員深入即使細菌基因和蛋白之間的關聯，以及其對人類健康的影響。

細菌遍布人體內外，其能夠產生蛋白質來影響機體消化、健康和對疾病的易感性，其如此普遍以至于人體微生物組成員的數量要比人體細胞還要多，包括細菌、真菌和其它微生物；為了理解細菌在人類生物學中所扮演的關鍵角色，科學家們通常會在實驗室中分離并對其培養，隨后在對細菌進行DNA測序，然而目前很多細菌還無法在實驗室的環境中被培養繁殖。

為了獲得這些細菌的相關信息，研究人員采取了另外一種方法，他們從環境中（比如腸道）收集單一樣本，隨后在對整個樣本中的DNA進行測序，然后利用計算機方法對來自單一樣本中的數千種物種的個體基因組進行重建，這種方法被稱之為宏基因組學技術，該技術能作為一種替代方法對單個物種的DNA進行分離和測序。

研究者Rob Finn表示，去年包括我們在內的三個獨立團隊重建了成千上萬個腸道微生物組基因組，而最大的問題就是這些團隊所得到的結果是否具有可比性，以及是否能將這些結果匯編成為一個非常全面的清單。目前研究人員已經從人類腸道中超過4600種細菌群落中匯編了20萬個基因組和1.7億個蛋白質序列，這種新型的數據庫（統一的人類胃腸道基因組集合和統一的胃腸道蛋白質目錄）揭示了機體腸道的巨大多樣性，并為進一步進行腸道微生物組研究鋪平了道路。

研究者繪制出的這個巨大的目錄是微生物組研究的一個里程碑，未來或將能為科學家們提供非常寶貴的資源來研究人類腸道生態系統中每一種細菌所扮演的關鍵角色。這項研究表明，超過70%被檢測到的細菌從而在實驗室中被成功培養過，而其在體內的活性仍然未知，而這類細菌中最大的群體就是Comantemales；研究者表示，看到Comantemales如此廣泛真是一個驚喜，這就凸顯了我們的確對腸道中的細菌知之甚少，我希望這個目錄能幫助生物信息學家和分子生物學家在未來幾年彌補這一知識空白。

該數據庫/目錄收集的所有數據都能在在線資源Mgnify中獲得，其能幫助科學家們分析微生物的基因組數據并且與當前的數據庫進行對比；隨著世界各地研究團隊不斷發布新的數據庫，該目錄可能會擴大到包括其它機體部位的微生物組，比如皮膚或口腔內部等部位。最后研究者表示，這一目錄的匯編未來或為微生物學家和臨床研究人員提供非常豐富的資源，然而研究人員可能會在南美洲、亞洲和非洲等代表性不足的地區發現更多新的細菌物種，目前研究人員并不清楚不同人群中細菌多樣性的差異和變化情況。

圖片來源：CC0 Public Domain

參考資料：

【1】Unparalleled inventory of the human gut ecosystem

【2】Almeida, A., Nayfach, S., Boland, M. et al. A unified catalog of 204,938 reference genomes from the human gut microbiome. Nat Biotechnol (2020). doi：10.1038/s41587-020-0603-3