全球首次60個城市大規模檢測:上萬種未知的病毒細菌和我們一起擠地鐵
2021年06月01日10:09

  在“知乎”上有這樣一個問題:我來到你的城市,走過你來時的路,是怎樣一種體驗?

  對於在威爾康奈爾醫學院(Weill Cornell Medicine)的三年級學生Heba Shaaban來說,她的體驗非同尋常:她和同事們在全世界不同城市的地鐵、公車中,找到了成千上萬種不為人知的細菌、病毒;並且注意到,就像每個城市擁有標誌性的建築一樣,每個城市還有獨特的微生物組成。

Heba Shaaban和Christopher Mason教授在紐約地鐵用棉簽收集研究樣品(Credit: Images courtesy of Dr。 Mason)
Heba Shaaban和Christopher Mason教授在紐約地鐵用棉簽收集研究樣品(Credit: Images courtesy of Dr。 Mason)

  事實上,從2015年到2017年的3年時間里,為了檢測城市里有哪些微生物,國際MetaSUB聯盟的研究人員和誌願者在全世界六大洲的60個城市,包括上海、香港、台北等,從地鐵的售票窗口、座位、扶手、車站地面等表面(少數沒有地鐵的城市,則以火車或公車代替),收集了近5000份樣本。他們目前已發現了12000多種過去未知的微生物。近日,他們的分析結果在頂尖學術期刊《細胞》上發表。

  “你每次坐地鐵時,都可能有一個全新的物種和你一起通勤。”這項研究的通訊作者Christopher Mason教授說。

數百名研究人員參與了這項國際研究(截圖來源:《細胞》官網)
數百名研究人員參與了這項國際研究(截圖來源:《細胞》官網)

  對於收集到的樣本,研究人員採用了下一代測序法(NGS)基因組測序技術進行了分析,可以檢測出各種細菌、古細菌以及使用DNA作為遺傳物質的病毒。這也是迄今為止,全球規模最大的城市微生物宏□因組學研究。分析結果顯示,除了4000多種已知的微生物外,有10928種病毒和748 種細菌是在任何參考數據庫中都沒有的新物種。

  “我們不用驚慌,其中大多數不是病原體,大部分可能是無害的,有些實際上可能是有益的。”未參與這項研究的一名微生物學家Noah Fierer博士評論說。

  研究人員指出,密切關注城市微生物組的變化將會提供有益的信息,比如有助於在爆發大規模疾病之前識別出先兆。

該研究示意圖
該研究示意圖

  一項有趣的發現是,有31種細菌在絕大多數城市中都可以找到,研究人員稱它們為“核心城市微生物物種”;但除此之外,每個城市都有其獨特的微生物組合,例如沿海城市的樣本中可能包含嗜鹽微生物,來自人口稠密城市的樣本可能顯示出驚人的生物多樣性。

  用Mason教授的話說,“如果你把鞋給我,通過DNA測序,我能以九成的把握說出你來自哪個城市”。找出這些微生物特徵,意味著可以對未來的法醫研究提供重要的幫助。

  另一項重要發現是,與抗菌素耐藥性有關的基因在各個城市中普遍存在,而且有些城市包含的耐性性基因比其他城市更多。

各個城市檢測到的抗菌素耐藥基因數量
各個城市檢測到的抗菌素耐藥基因數量

  從實際應用來看,瞭解這些城市微生物產生的小分子和蛋白質,研究人員希望可以從中發現新的抗菌素以及有潛力開發為藥物的分子。此外,新的微生物物種還可能讓科學家發現新的實驗室工具,例如CRISPR。CRISPR基因編輯系統的開發獲得了2020年的諾貝爾化學獎,而最初正是微生物學家在細菌內部發現了這種特殊序列的存在。此次研究中,研究人員發現了83萬個新的CRISPR序列。這些新發現有望推動生物技術的進展和藥物的開發。

  來源:學術經緯

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