我们内脏中的细菌如何相互关联新技术提供了洞察力

加利福尼亚大学微生物群创新中心(CMI)的研究人员已经验证了一种用于微生物组研究的新方法，该方法可以帮助检测微生物群落组成的细微变化，并提供对社区成员进化历史的深入了解。该方法比现有技术更敏感，可以彻底改变微生物组数据的分析方式。研究结果于4月17日在mSystems上发表。

当试图确定存在于给定环境中的细菌的身份时，例如人类肠道，研究人员经常寻找编码16S分子的基因的差异，这是细菌繁殖所必需的。

“所有细菌都含有16S基因”，CMI主任和加州大学圣地亚哥分校儿科和计算机科学与工程教授Rob Knight的实验室博士后Stefan Janssen说。“如果他们没有，他们就无法繁殖。我们可以通过观察这个基因的核苷酸序列来判断谁是谁。”

细菌种类之间的序列是不同的，因为复制一个人的DNA的自然过程容易出错，并且可能引入遗传物质的变化 - 这是导致新物种兴起的事物之一。利用这些序列，研究人员可以从头开始追踪和构建生物的进化历史。

为什么理解生物进化史很重要?Janssen说，这是创新的基础。

“我们可以为密切相关的生物推断出类似的功能，”Janssen说。“这使我们能够利用生物学 - 采取自然界几个世纪以来所做的事情，并最大限度地发挥其对人类利益的潜力。”

但是尝试使用16S序列从头开始构建有机体或一组有机体的进化历史存在问题：它经常是错误的。

“科学家有时会使用所谓的'参考系统发育树'，”詹森说。“系统发育树是我们可视化生物体进化历史的一种方式。它们可用于确定样品中微生物的复杂性(它们彼此之间有多么不同)，并用于比较一个样品中的微生物。不幸的是，由16S测序产生的短序列不包含足够的信息，我们无法准确地引用现有的树。“

为了解决这个问题，Janssen和他的团队应用了一种新的算法和现有的方法，将16S测序产生的DNA的短片段插入到参考树中。该技术比从头创建树更准确，更敏感，这将使研究人员能够从数据中获得更多。

事实上，Janssen说，我们甚至可以发现肠道微生物组的微小变化，这些变化是由饮食变化引起的。“就微生物群落组成而言，我们可以很容易地分辨出皮肤样本和粪便样本之间的差异。但微妙的变化，例如当有人改变饮食时，那些人可能只能通过这种技术检测出来。”

研究人员使用鸟粪验证了新的方法：

粪便样本取自在阿拉斯加大陆繁殖的九种不同鸟类。这些鸟处于不同的发育阶段：孵化年或成年。使用这种新方法，研究人员能够检测出幼鸟与成年鸟类中存在的微生物群落的差异- 使用现有方法无法看到的效果。

“我们的研究结果对益生前和益生菌研究具有重大意义，”Janssen说。“社区的转变可能非常小，只有这项技术可以弥补治疗组和对照组之间的差异。”

该论文的标题是“精确扩增子序列的系统发育位置改善了与临床信息的关联”。

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