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人有菌群不稀奇,城市竟也有自己的菌群!

Rita Ponce 肠道产业 2022-01-16

这是《肠道产业》第 831 篇文章


编者按


近年来的研究表明,不同的人拥有不同特征的微生物组。那么我们所生活的城市呢?城市也拥有自己的微生物组吗?不同的城市是否会具有不同的微生物组特征呢?


今天,我们共同关注城市微生物组。希望本文能够为诸位读者带来一些启发和帮助。



采集城市的微生物


每个城市都有它独特的魅力:不同的天气,不同的风景,不同的故事,不同的地标,甚至是不同的微生物。2021 年发表在 Cell 上的一项研究通过分析六大洲 60 个城市的微生物,发现每个城市都有它独特的微生物组,或者说是它独有的微生物特征。

“只需把你的鞋给我,我就能说出你来自哪个城市,准确率大概有 90%。”该研究的作者纽约威尔康奈尔医学院 Christopher Mason 教授在新闻中说道。

微生物无处不在,且种类繁多,从酵母到细菌再到病毒,它们都属于微生物。最近的这项研究是全球城市微生物组项目的一部分,该项目旨在探究我们身边的微生物世界,为健康和取证等方面提供帮助。  

在该项目开展期间,世界各地的研究人员从公共交通工具上采集微生物,主要是地铁和火车。

该研究的合著者、葡萄牙波尔图大学研究员 Manuela Oliveira 说:“乘坐公共交通的人数众多,通过在这些场所采样,我们可以获得大量由人群传播的微生物。”通过了解交通系统的微生物组,城市微生物组成可见一斑。  

这个全球性项目最初始于Mason的好奇心。出于对微生物世界的浓厚兴趣,2013 年,他首先在纽约地铁中收集了微生物样本,方法是通过棉签擦拭车站和火车的旋转门、栏杆、售票处和凳子等表面,再对棉签进行检测。

他的结果引起了其他研究人员的关注,并促成了一个国际联盟,这一联盟旨在分析城市微生物组,以便将科学知识应用于城市规划。

现在,研究者和志愿者们正在世界各地搜集城市微生物样本。每年 6 月 21 日,团队会按照同样的方法擦拭取样,这一天被称为“全球城市采样日”。

“采样过程常常引起旁人关注,多数时候,人们只是驻足、旁观或交头接耳,然而,也有好奇人士前来询问。”曾在葡萄牙波尔图公共交通中取样的 Oliveira 回忆道。

她提到:“每年都能遇到有趣的故事,取样的第一年,曾有人问我是不是在葡萄牙刑事调查警察机构的犯罪实验室工作。”


不同城市微生物特征不同


这项发表的工作成果涵盖了 3 年来在 60 个城市收集的 4,728 个样本。这项庞大的研究涉及 99 名研究人员,包括Mason 和 Oliveira。最终,研究人员发现了 10,928 种病毒、1,302 种细菌、2 种古菌和数千个以前从未见过的序列。

超过 4,000 个“城市微生物”是已知物种——这些细菌和病毒是城市的特征,而且更有意思的,其中有些微生物从未在人体表面和体内被发现过。有 31 种物种存在于 97% 以上的样本。研究人员还发现,每个城市都有自己独特的微生物组。

 “一开始,要想理解所有的数据是有困难的,(城市)位置本身并不能解释我们所发现的不同。” Oliveira 说。例如,波尔图市与位于南半球的智利城市圣地亚哥有相似之处,这起初让人难以理解。

接着,研究人员逐渐明白:就像动物或植物物种一样,世界上微生物的分布也取决于生态系统,包括其他物种、地质和气候。

研究人员发现的一部分微生物是致病微生物,但这并不意味着它们一定会导致疾病。“我们拥有对抗病原体的免疫防御系统,” Oliveira 表示,“另一方面,我们也发现许多了益生菌。”

研究人员还关注了抗生素耐药性现象,这是一个严峻的公共卫生问题。总体来说,采集的物种中只有一小部分有耐药的迹象,另外这种耐药性还存在地区差异。作者认为他们的方法可以用作全球耐药性监测。  

Oliveira 表示,该项目成果还可用于监测疾病暴发。Oliveira 说道:“如果对表面进行定期采样,就有可能识别和定量正在传播的传染性微生物,帮助确定和预测疾病暴发。”这需要频繁采样,最理想的是每天采样,但该操作方式代价很高,存在局限性。

目前,该联盟采样范围已经扩展其他环境,比如污水系统。此外,他们还计划在冬至对城市公共交通工具再次进行采样,以研究季节模式变化。


挑战与机遇


与此同时,该联盟已经建立了第一个对外开放共享的全球城市微生物数据集。比利时鲁汶大学的微生物宏基因组研究人员 Raul Tito 说,将原始数据提供给广大科学界有明确好处。例如,公开的数据可以促进其他科学家进行更多的研究。但他也对隐私和资料搜集涉及的伦理问题表示关注。

“虽然(研究人员的)目标是微生物,但是(这些拭子)也可能提供人类信息”,Tito 说。他没有参与这项研究。他补充道,这些数据“可以在未获得捐赠者明确同意的情况下,用于探究当地的人群情况”。

意识到这些隐私问题和宏基因组研究的伦理影响,研究人员倡议要有一定的透明度。除此之外,在收集和存储微生物组数据时,应该加强审查隐私、安全和法律措施。虽然这些问题的解决途径仍不清晰,但已开始逐步改善,如各方之间始终保持诚实沟通,并持续审视这些问题。

相信随着科学的不断深入,我们将发现更多城市微生物组的秘密。

原文链接:
https://massivesci.com/articles/cities-microbes-bacteria-urban/

作者|Rita Ponce
编译|Lina
审校|617
编辑|三木
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