你牙菌斑上的微生物可能与土壤细菌有关| |基因组生物学
一项新的研究仔细检查了口腔微生物群落的遗传学，发现牙菌斑可能是微生物进入人体的敲门砖。
芝加哥源大学医学中心
翻译阿金
编辑李珊珊
芝加哥大学医学部助理教授A.Murat Eren博士认为，口腔是研究微生物群落的最佳场所。“它不仅是胃肠道的起点，也是一个非常特殊的微环境，其中的微生物多样性足以让我们回答关于微生物组及其进化的有趣问题。”埃伦说。
“位点特异性(site specific)的数量惊人。你可以在口腔的不同区域找到清晰的微生物模式。生活在舌头上的微生物和生活在牙菌斑上的微生物非常不同。”他继续说，“你舌头上的微生物和别人舌头上的微生物比你喉咙或牙龈上的微生物更相似！”
在12月16日发表在《基因组生物学》(基因组生物学)杂志上的一项新研究中，艾瑞与芝加哥大学和美国伍尔霍兹海洋生物实验室(伍兹霍尔)的研究人员合作，针对这一独特的生态现象。他们使用最先进的测序技术和分析方法来详细研究口腔微生物群。研究人员分析了属于糖精菌(TM7)类的口腔细菌，这些细菌特别难研究。他们的分析结果为口腔微生物的进化提供了惊人的线索。
该团队使用先进的分析方法，彻底检查了每个微环境中所有微生物的基因组，为理解口腔微生物群落的组成提供了新的思路。
“通常，在研究一个微生物环境时，我们会取样，但一般只读取一小部分基因组信息，只要足以让我们对这个微生物做出基本的识别。”Eren说：“(这次)我们使用了一种更全面的方法，叫做宏基因组学，可以对口腔样本中完整的DNA含量进行测序。这样就可以重建完整的微生物基因组，识别新的微生物物种，搞清楚每个物种在进化树上的位置。”
他们发现，根据基因组的相似性，不同的TM7物种可以分为六个子序列集(箱)，或进化分支。基因组差异代表不同物种在进化史过程中相互分离的时间。
当研究小组将口腔中TM7物种的这个子序列集与外部环境或人/动物肠道中的TM7物种进行比较时，研究人员惊讶地发现，从遗传学的角度来看，牙菌斑与舌头上的TM7微生物并不相似。前者在外界环境中更接近TM7，而舌上的TM7在胃肠道中更接近TM7。
“当我画了一张系统发育图来对比舌头和牙菌斑的TM7时，我看到它们彼此并不相似，我感觉我的大脑要爆炸了。”这项研究的第一作者阿龙沙贝尔博士说，“这完全出乎意料。”今天，沙贝尔博士是威尔康奈尔医学公司的基因组数据科学家。
研究人员对这些结果的解释是，它们暗示了微生物是如何从环境进入人体的。“我们的假设是，牙菌斑在宿主体内生活的微生物的进化中起作用，比如像TM7这样的一些进化分支。(噬斑)为这些微生物提供了一个中介空间，使它们不必立即面对来自宿主的威胁。”埃伦解释说，“一旦适应了菌斑环境，微生物就可以跳到下一个新的‘栖息地’，比如舌头，从而完全适应宿主。”
“这是我们最激动人心的部分。”他继续说，“这表明，牙菌斑——我们牙齿健康的敌人，也是我们一直试图清除的对手——可能在我们体内微生物的进化中起着重要作用。”
宏基因组意味着研究人员可以识别新的口腔细菌物种。因为在实验室培养这些微生物有一些挑战，所以研究人员对这些物种知之甚少。
“口腔细菌很容易获得，人们长期以来一直在研究这些细菌。”联合资深作者杰西卡马克韦尔奇博士说，“但是我们发现了一个新的微生物群，包括一些非常奇怪和不寻常的微生物，我们以前从未接触过。”韦尔奇博士是海洋生物实验室的助理科学家。
除了了解微生物群的进化和组成，这种研究还可以为了解口腔微生物对人类健康的影响提供新的思路。
“我们检查的每个环境都有这些非常复杂和精致的细菌群落，但这是为什么呢？”马克韦尔奇问道。“了解这些群落为何如此复杂，以及不同细菌如何相互作用，将有助于我们更好地理解如何‘修复’那些损害我们健康的细菌群落，并让我们知道哪些微生物需要去除，哪些需要添加。”
未来的研究方向将集中在整理这些新鉴定的细菌物种，特别是除TM7以外的细菌之间的遗传和功能关系，同时，找出这些微生物群落在人类生物学和疾病中发挥的作用。宏基因组方法也可用于研究人体其他部位和外部环境中的微生物群落，如肠道微生物和环境背景中的微生物。
"这种研究以一种新的方式向我们展示了口腔中的生物多样性."马克韦尔奇(Mark Welch)说，“我们正在学习不同微生物中的确切基因，因此有可能建立一个完整的群落代谢模型。口腔细菌就是这样一个生态缩影，它与我们可见景观中能清晰看到的生态息息相关。”
https://eurekalert.org/pub_releases/2020-12/uocm-mid121420.php
纸质信息
[标题]人类口腔微生物生态位划分的功能和遗传标记
[作者]阿龙沙伊贝尔、艾米威利斯、汤姆德尔蒙特、西蒙鲁、林-陈星、阿比盖尔施密德、马哈穆德优素福、安德烈娅沃森、卡伦洛兰、奥坎埃森、桑尼李、诺拉唐尼、希拉里莫里森、弗洛伊德德赫斯特、杰西卡马克韦尔奇、穆拉特埃伦
[已发布]2020年12月16日
【出版期刊】基因组生物学
[摘要]
Introduction
人类口腔中的微生物长期以来一直是微生物学的主要焦点，因为它们对宿主健康有影响，并且在缺乏扩散限制的情况下具有有趣的位点特异性模式。然而，在这个栖息地生态位划分的决定因素还没有被完全理解，特别是在属于最近发现的微生物生命分支的分类群中。
Results
在这里，我们从多个个体的舌和牙菌斑样本中收集了元基因组，并重建了790个非冗余基因组，其中43个解析为TM7，TM7是候选辐射门的成员，形成了六个明显与牙菌斑或舌相关的单系分支。基因组学和系统发育学分析都将舌特异性分支与其他宿主相关的TM7基因组分组。相比之下，斑块特异性TM7组与环境TM7基因组。除了对口腔微生物群的生态学、进化和神秘成员的移动性提供更深入的见解之外，我们的研究揭示了牙菌斑和TM7进化所指示的非宿主环境之间的有趣相似性，表明牙菌斑可能是环境微生物适应某些微生物分支宿主环境的垫脚石。此外，我们报道前噬菌体在口腔相关TM7中广泛存在，而在环境TM7中不存在，这表明前噬菌体可能在TM7适应宿主环境中起作用。
Conclusions
我们的数据阐明了包括TM7、SR1和GN02在内的口腔神秘成员的生态位划分，并为该生物群落中特征不佳但普遍存在的成员（如未培养的黄杆菌科)提供了基因组。
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