Genomic variation and strain-specific functional adaptation in the human gut microbiome during early life
原文标题：早期人类肠道微生物组中的基因组变异和菌株特异性功能适应
基于SNP的菌株水平宏基因组学大数据分析
《Nature microbiology》在19年中旬发表的一篇基于芬兰、爱沙尼亚和俄罗斯婴儿的粪便肠道宏基因组学分析表明：幼儿肠道菌群的多样性与居住地位置、成长环境有关；不同国家人群在出生后的最初两年，菌群结构的多样性导致了菌群代谢功能的多样性和特异性。
发育中的肠道微生物菌群，在人类健康中起着重要作用。免疫系统的成熟是由早期微生物暴露介导的，而早期免疫介导的疾病，包括I型糖尿病、哮喘、幼年类风湿性关节炎、变态反应性疾病和炎症性肠道疾病等与肠道微生物群的异常有关。
最近，许多研究发现，微生物组相关的健康结果似乎是由特定微生物菌株诱导，这些结果可能是个体菌株基因产物的结构变异、基因簇的存在或缺失及其他潜在机制导致的。
传统的16S测序在分辨不同的微生物菌株方面的能力存在局限性，而在宏基因组数据中对微生物菌株水平的分析还没有得到很好的证实（仅依赖宏基因组学还不能够很好的分析菌株水平信息，还需要更精细的手段），因此，结合高效的宏基因组测序和单核苷酸多态性分析方法（SNP）使得对早期微生物群更详细的研究成为可能。
本文基于以上2种分析手段，利用DIABIMMUNE研究中从芬兰、爱沙尼亚和俄罗斯收集到的儿童菌群数据数据，研究了微生物基因组多样性对肠道微生物组发育的影响，重点阐释了拟杆菌属、双歧杆菌属的多样性和差异性，主要包括以下结论：
幼儿肠道中，广泛存在的噬菌体促进了拟杆菌属的基因组多样性，反映出肠道菌群泛基因组数量庞大且多变的特点；但基于对拟杆菌的分析结果，也发现SNP存在不能捕获所有微生物遗传多样性：包括横向基因转移、生态位适应等不足之处。
各物种的SNP单倍型相似性
幼儿肠道中双歧杆菌丰度的多样性，反映出哺乳方式和地理位置的差异；如双歧杆菌在不同国家之间显示出明显的相对丰度差异：与芬兰和爱沙尼亚的样本相比，俄罗斯样本通常含有超过10%的双歧。在俄罗斯幼儿中，广泛存在同一株两歧双歧杆菌791，反映了益生菌产品中的益生菌可稳定定殖。
基于群落多样性对菌群代谢功能贡献度的研究表明，随着年龄的增长，多样性对功能的贡献呈逐渐下降的趋势，反映了幼年肠道微生物结构向更稳定的成年结构变化。这为肠道微生物群落的早期稳定提供了另一个解释：某些情况下的功能途径反映了菌群生态位占据状况，表现出向特定生态模式的转变；这反过来又导致在群落适应和对生态位的竞争得到解决后，逐渐趋于稳定的结果。
本文在菌株水平上拓展了对人类早期肠道菌群建立的认识，值得参考和学习。
稿件来源：江南大学食品生物技术中心
文案：金震
审核：陆文伟
