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在“知乎”上有这样一个问题：我来到你的城市，走过你来时的路，是怎样一种体验？对于在威尔康奈尔医学院（Weill Cornell Medicine）的三年级学生Heba Shaaban来说，她的体验非同寻常：她和同事们在全世界不同城市的地铁、公车中，找到了成千上万种不为人知的细菌、病毒；并且注意到，就像每个城市拥有标志性的建筑一样，每个城市还有独特的微生物组成。
▲Heba Shaaban和Christopher Mason教授在纽约地铁用棉签收集研究样品（图片来源：参考资料[2]；Credit: Images courtesy of Dr. Mason）
事实上，从2015年到2017年的3年时间里，为了检测城市里有哪些微生物，国际MetaSUB联盟的研究人员和志愿者在全世界六大洲的60个城市，包括上海、香港、台北等，从地铁的售票窗口、座位、扶手、车站地面等表面（少数没有地铁的城市，则以火车或公车代替），收集了近5000份样本。他们目前已发现了12000多种过去未知的微生物。近日，他们的分析结果在顶尖学术期刊《细胞》上发表。“你每次坐地铁时，都可能有一个全新的物种和你一起通勤。”这项研究的通讯作者Christopher Mason教授说。
▲数百名研究人员参与了这项国际研究（截图来源：《细胞》官网）对于收集到的样本，研究人员采用了下一代测序法（NGS）基因组测序技术进行了分析，可以检测出各种细菌、古细菌以及使用DNA作为遗传物质的病毒。这也是迄今为止，全球规模最大的城市微生物宏基因组学研究。分析结果显示，除了4000多种已知的微生物外，有10928种病毒和748 种细菌是在任何参考数据库中都没有的新物种。“我们不用惊慌，其中大多数不是病原体，大部分可能是无害的，有些实际上可能是有益的。”未参与这项研究的一名微生物学家Noah Fierer博士评论说。研究人员指出，密切关注城市微生物组的变化将会提供有益的信息，比如有助于在爆发大规模疾病之前识别出先兆。
一项有趣的发现是，有31种细菌在绝大多数城市中都可以找到，研究人员称它们为“核心城市微生物物种”；但除此之外，每个城市都有其独特的微生物组合，例如沿海城市的样本中可能包含嗜盐微生物，来自人口稠密城市的样本可能显示出惊人的生物多样性。用Mason教授的话说，“如果你把鞋给我，通过DNA测序，我能以九成的把握说出你来自哪个城市”。找出这些微生物特征，意味着可以对未来的法医研究提供重要的帮助。另一项重要发现是，与抗菌素耐药性有关的基因在各个城市中普遍存在，而且有些城市包含的耐性性基因比其他城市更多。
▲各个城市检测到的抗菌素耐药基因数量（图片来源：参考资料[1]）
从实际应用来看，了解这些城市微生物产生的小分子和蛋白质，研究人员希望可以从中发现新的抗菌素以及有潜力开发为药物的分子。此外，新的微生物物种还可能让科学家发现新的实验室工具，例如CRISPR。CRISPR基因编辑系统的开发获得了2020年的诺贝尔化学奖，而最初正是微生物学家在细菌内部发现了这种特殊序列的存在。此次研究中，研究人员发现了83万个新的CRISPR序列。这些新发现有望推动生物技术的进展和药物的开发。
[1] David Danko et al., (2021) A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance. Cell Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.002[2] Global Microbiome Study Discovers Thousands of New Species, Maps Urban Antimicrobial Resistance and Reveals New Drug Candidates. https://news.weill.cornell.edu/news/2021/05/global-microbiome-study-discovers-thousands-of-new-species-maps-urban-antimicrobial[3] Cities Have Distinct Microbial Signatures: Study. Retrieved May 30, 2021 from https://www.the-scientist.com/news-opinion/cities-have-distinct-microbial-signatures-study-68820本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。
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