Cell：新研究发现微生物组在全球范围内相互联系

在发表于《细胞》杂志的一项新研究中，EMBL海德堡分校Bork课题组的科学家揭示，生活在相似栖息地中的微生物比那些仅仅居住在同一地理区域的微生物更为相似。通过分析数万个宏基因组，团队发现，虽然大多数微生物适应于特定的生态系统，但一个被称为"通才型"的更稀有子集能够在截然不同的栖息地中繁盛。

通才型微生物以其生态耐受性而闻名，能够从一个栖息地移动到另一个栖息地，与其他微生物相互作用并转移基因，形成了团队所描述的、一个相互连接的、全球性的微生物组网络。

发展更全面的微生物组视角

直到现在，由于全球分析带来的技术和后勤限制，大多数大规模微生物组研究都是基于特定生态系统进行的。EMBL科学家及其国际合作伙伴近期开发的数据库，如SPIRE，使得全球范围的研究变得更加可行。

作为一个公开可用的数据库，SPIRE整合、处理和注释了来自世界各地不同栖息地的微生物数据。利用SPIRE数据库中的85,604个宏基因组样本，EMBL研究人员能够精确识别出40种不同的微生物栖息地类型。

"我们不是预先假设哪些环境驱动因素塑造了微生物组结构，而是让微生物自己告诉我们。"EMBL研究科学家、该论文的共同第一作者Daniel Podlesny说。

"我们量化了数据集中每个微生物组与其他所有微生物组的相似性，并识别出40个组成相似的微生物组聚类，每个聚类包含来自多个独立研究的数百到数千个样本。利用我们Metalog数据库中精心整理的上下文元数据，我们随后确定了聚类内微生物组的共同点，例如宿主年龄或海洋温度。"

通才型微生物作为遗传"桥梁"

根据对环境的适应方式，科学家将微生物大致分为专才型或通才型。顾名思义，专才型只能应对特定的环境条件，而通才型则能在广泛的栖息地中繁盛。

当通才型微生物在生态系统中移动时，它们会通过称为水平基因转移的过程，将自己的一些基因横向转移给它们接触到的其他微生物。通过这种遗传信息的交换，通才型微生物在地理上相距遥远的栖息地之间——因此也是在微生物组之间——创建了原本不存在的"桥梁"。

"即使是具有根本不同物理化学条件的、迥异的栖息地，也通过通才型物种连接起来。"Bork课题组的预科研究员、该研究的共同第一作者Jonas Schiller说。

某些人类驱动的活动，包括污水处理和人为气候变化，为微生物创造了新的、更快的移动途径，从而加速了通才型微生物的扩散。抗生素的过度使用和滥用问题进一步加剧了这种情况，这导致通才型微生物进化出抗微生物药物耐药性基因。

根据世界卫生组织的说法，抗微生物药物耐药性是全球十大公共卫生威胁之一，每年造成的死亡人数超过疟疾和艾滋病/HIV的总和。抗微生物药物耐药性发生在细菌和其他微生物进化出耐药性时，导致历史上可治疗的感染（如肺炎）变得更难，有时甚至无法治愈。

超越以人类为中心的视角看待地球健康

"我们的研究结果表明，这类微生物在连接人类、动物和环境健康方面发挥着重要作用，这凸显了超越纯粹以人类为中心的视角来看待地球健康的必要性。"Bork课题组的博士后研究员、该研究的共同第一作者Chan Yeong Kim说。

尽管"同一健康（One Health）"概念本身相当新，但其背后的理念可以追溯到19世纪，当时德国医生和生理学家Rudolf Virchow创造了"人畜共患病"一词，用以描述传染病如何从动物传播给人类。

如今，"同一健康"得到了由世界卫生组织、联合国粮食及农业组织、世界动物卫生组织和联合国环境规划署组成的四方组织采纳。

通过揭示通才型微生物在像废水和人类肠道这样不同的环境之间移动时可以将其基因转移给其他微生物，团队展示了人类健康在多大程度上依赖于动物和地球的健康。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Chan Yeong Kim et al, Planetary microbiome structure and generalist-driven gene flow across disparate habitats, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2025.12.051.