Cell发布全球城市微生物组图谱，你的住所信息可能就藏在鞋子上

随着全球城市化进程的不断发展，附着在人类中的细菌、病毒和其他微生物也在交通轨道的通行中频繁的交换，甚至稳定存在，慢慢成为了我们生活的一部分。一些微生物可能具有像COVID-19类似的潜在未知致病性，也有一些微生物与抗微生物药的耐药性相关，还有一些微生物可能具有特定于城市的特征，这些信息的挖掘和发现对于人类的健康发展具有重要意义。这也使得，绘制我们生存所依赖的城市中存在的微生物种类和分布图谱变得更为急需。

近日，来自美国康奈尔医学研究院的研究人员在《Cell》上发表了题为A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance的研究成果，该团队在三年内收集了来自全球32个国家和60个城市的近5,000个样本，通过宏基因组测序，发现了10928种病毒和748种细菌，绘制了全球的城市微生物图谱，并发现了其城市分布特征。

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

为了更多了解城市中的微生物种群，研究人员从全球60个城市的公共交通系统（栏杆、长凳和售票亭）中共收集了4728个样本，通过宏基因组测序获得了各样本中近12000种微生物数据。基于测序信息，研究人员对微生物物种在全球城市环境中的分布进行了统计分析，发现城市拥有一组“核心”的微生物组，约有1145种微生物基本上出现在所有的样本中，其中31个物种最为保守。此外，最丰富的微生物种类是痤疮角质杆菌，其在所有样品中的丰度分布相对稳定，是一种已知的人类皮肤共生菌。

城市“核心”微生物

人类是城市环境的主要组成部分，那么城市样本中的微生物组是否可能也与人体内的共生微生物组成类似呢？研究人员将样本中的非人类DNA片段与人类微生物组计划(HMP)中五个共生微生物组位点（粪便、皮肤、气道、胃肠道、泌尿生殖道）的50个随机选择的样本进行了比较，发现本研究中的样本与不同人体部位样本间的微生物存在着一定的差异，但从可能经常被人类皮肤接触的门把手、按钮、栏杆和触摸屏等表面中采集的样本确实与人类皮肤微生物组较为相似。

虽然几乎所有城市样本中都存在着已发现的核心微生物组，但其他的微生物多样性依然受着城市中人口密度、6月份的平均温度、地区海拔高度、地表类型、地表材料、距地面高度以及与海岸距离的影响。进一步分析后，研究人员发现这些样本中微生物的多样性与城市气候密切相关，而与地表物质的相关性不太强。

微生物分布特征

对获得的微生物数据进一步鉴定归类，发现大多数样本均包含了来自放线菌、拟杆菌、厚壁菌门和变形菌门的物种，但其部分相对丰度似乎具有大陆偏好性，中东和大洋洲的厚壁菌门比例高于其他地区。此外，研究人员也发现，抗菌素耐药基因在城市中普遍存在，其类别也因大陆而异，不过抗生素抗性基因的丰度普遍较低。还有值得注意的是，研究人员通过与已知微生物数据库的映射比对，发现城市中存在着许多新的细菌和病毒物种。

城市抗菌素耐药基因分布和丰度

该研究的作者Evan E. Afshin表示：基于这些采样工作和测序分析结果，只需对鞋子上的DNA进行测序就可以预测一个人的住所，准确率可以高达90%。该研究也发现了许多因素会影响城市的微生物群落，而这些不同特征的发现也为法医研究提供了一些可能。此外，抗生素耐药菌株和抗性基因的数据的积累，也为医生、科学家和公共卫生官员处理公共卫生健康问题提供了一定的见解。

End

参考资料：

[1]https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00585-7