研究:每座城市有自己独特的微生物指纹

2021年05月28日 11:28 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,当Chris Mason的女儿还在蹒跚学步时,他好奇地看着她在纽约地铁上触摸物体表面。然后有一天,她舔了一根杆子。“这是一种明显的微生物交换,”Mason说道,“我非常想知道发生了什么事。”据悉,Mason是威尔康奈尔医学院的遗传学家。

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于是他开始在地铁上取样,对跟交通系统中人们共存的微生物世界进行取样。在他在2015年的研究中发现纽约市存在有大量之前未知的物种后,其他研究人员联系了他以获得帮助。现在,Mason和数十名合作者已经发布了他们对全球60座城市的地铁、公共汽车、高架火车和有轨电车的研究,从巴尔的摩到哥伦比亚的波哥大再到韩国的首尔。他们发现了数千种新的病毒和细菌,另外他们还发现每座城市都有自己独特的微生物“指纹”。

没有参与这项研究、来自利物浦热带医学院的微生物学家Adam Roberts表示这项研究“棒极了”。他称,尽管规模较小的研究只针对单个城市或交通系统,但这个新项目比以往任何项目都要大得多,这得以让人们去探索新的问题,“他们做了一件了不起的工作,把所有这些都结合在一起。我认为这些数据将在未来几十年被分析。”

为了对世界各地的微生物群落进行全球快照,Mason和他的合作者首先需要弄清楚如何持续收集样本。他们决定从公交系统中随处可见的物体上进行取样:长凳、旋转门和售票机。科学家们擦拭物体表面3分钟,这段时间足以获得足够的DNA,但也不至于让研究人员和旁观者感到奇怪。Mason表示:“这是DNA产生和社会不适之间的完美平衡。”

回到实验室,研究人员对DNA展开分析。他们发现,约45%的病毒跟任何已知物种都不匹配:近11000种病毒和1302种细菌是科学界的新发现。

研究人员还发现,在97%的样本中存在31种物种,这些形成了他们所谓的“核心”城市微生物群。超70%的样本中还有1145个物种。跟窗户等表面相比,从人们触摸的物体表面如栏杆上采集的样本更有可能携带跟人类皮肤有关的细菌。混合物中的其他常见物种是土壤、水、空气和灰尘中常见的细菌。

但研究人员也发现了一些不那么普遍的物种。他们今日在《Cell》上发表的文章中指出,这些研究人员给每个城市一个独特的微生物群并帮助研究人员预测随机样本来自哪个城市,准确率达到88%。如在纽约市,他们发现了大量的肉腐菌抑制剂,这是一种产生乳酸的细菌、非常耐低温。Mason表示,随着更多的研究,像这样独特的城市指纹可能会被证明对法医有用。

没有参与这项研究、来自科罗拉多大学博尔德分校的微生物学家Noah Fierer表示,这项研究的主要价值不在于它的发现而在于它的开放数据,它们可以在metagraph.ethz上找到。这将给其他研究人员提供深入研究新问题的机会。“不同的城市有不同的微生物群落,”Fierer说道,“这不是超大惊喜。我的问题是,为什么?”

Mason指出,尽管有些人可能担心隐藏在我们城市里的微生物,但研究结果描绘了一幅相对安全的画面。比如转运样本中抗菌素耐药性基因的含量远远低于人体肠道或医院样本中的水平。

反之,Mason看到了一个机会,即公共交通系统作为一种未被探索和惊人的生物多样性的来源令人敬畏和兴奋。他表示,新发现的物种有潜力用于药物研究、对城市微生物群进行大规模测绘和监测将有利于公共卫生并帮助研究人员及早发现新出现的病原体。

Mason还指出,直到最近,监测城市微生物群落还是一个古怪的想法,并且成本高得令人望而却步,但现在,人们可以看到它可能有多么有用--如果全世界的研究人员都在分析样本中的RNA,那么他们可能已经看到了大流行的新冠病毒的出现。

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