揭示早期生命中細(xì)菌與病毒動態(tài)

人類腸道微生物組是由母源傳播播種的并受母系來源的移動遺傳元件和環(huán)境的影響。嬰兒腸道微生物組的發(fā)育和成熟對于適當(dāng)?shù)拿庖吆痛x發(fā)育至關(guān)重要。在這個關(guān)鍵窗口期間的擾動可能導(dǎo)致生態(tài)失調(diào)和童年和成年的負(fù)面健康軌跡，例如肥胖、哮喘、過敏、糖尿病和神經(jīng)發(fā)育障礙。Keystone 物種是對群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)功能有重大影響的生物，可能通過促進(jìn)多樣性和復(fù)原力的建立，對發(fā)育中的嬰兒腸道微生物組產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。然而，人們對早期生命中的關(guān)鍵物種知之甚少。

雖然腸道細(xì)菌組的研究由來已久，但病毒成為腸道生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的關(guān)鍵參與者是一個相對較新的發(fā)展。這種"腸道病毒組"由選擇性感染細(xì)菌或古細(xì)菌的噬菌體以及少數(shù)人類病毒組成。腸道病毒組的定植是逐步的，第一個病毒定植者通常是溫帶噬菌體（或原噬菌體），隨后是裂解噬菌體和人類病毒，這可能受到飲食、感染和環(huán)境因素的影響。

香港中文大學(xué)黃世萬、黃秀娟、張琳團(tuán)隊近日在《Cell》子刊發(fā)表研究成果《兒童腸道微生物組研究重磅新資源--MAGIC數(shù)據(jù)庫揭示早期生命中的細(xì)菌與病毒動》，建立了一個兒童宏基因組組裝基因組數(shù)據(jù)庫MAGIC，不僅能夠表征早期微生物組動態(tài)，還能識別基石物種，并對目標(biāo)物種進(jìn)行菌株水平研究。

在這項研究中，研究人員通過從頭組裝大量相關(guān)宏基因組（19,559 個公開可用的宏基因組和 613 個新生成的宏基因組）生成了兒童宏基因組組裝基因組清單 （MAGIC）。MAGIC 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)了大量未知的病毒和細(xì)菌基因組信息，這不僅改善了早期生命的病毒組分析，還改善了成人腸道微生物組的病毒組分析。通過這個數(shù)據(jù)庫，研究確定了關(guān)鍵的細(xì)菌和病毒物種，并探索了它們在兒童健康和疾病中的作用。MAGIC包含了3299個原核生物和139624個病毒的物種水平基因組，其中8.5%的原核生物和63.9%的病毒是MAGIC獨有的。

研究識別出54個候選基石物種，包括幾種雙歧桿菌和四種噬菌體，它們組成的功能群的豐度隨時間波動，并與早產(chǎn)和兒童過敏相關(guān)；通過分析長雙歧桿菌的泛基因組，發(fā)現(xiàn)了噬菌體介導(dǎo)的進(jìn)化以及與群體感應(yīng)相關(guān)的生態(tài)適應(yīng)的證據(jù)。