科学家表示,每个城市都居住着独特的微生物宿主,这种微生物“指纹”非常独特,鞋子上的 DNA 很可能足以识别您居住的地方。
在一项新研究中,研究人员从世界各地 60 个城市的公共交通系统中采集了数千个样本,在世界各地繁忙的地铁和公交车站中擦拭了十字转门和栏杆等常见接触点。
科学家对收集到的 4,700 多个样本进行了宏基因组测序(对从环境中收集的遗传物质进行研究),创建了城市微生物生态系统的全球地图集,他们称这是同类中的第一个系统目录。
结果表明,没有两个城市是相似的,迄今为止对每个主要大都市的研究都揭示了栖息在其中的微生物物种的独特“分子回声”,与其他城市环境中发现的种群不同。
(威尔康奈尔医学)
不仅如此,历时三年的分析还发现了数千种以前未识别的微生物,其中包括近 11,000 种微生物。以及超过 1,300 种与任何已知物种都不匹配的细菌。
“每次你坐在地铁里,你很可能会遇到一个全新的物种。”说康奈尔大学的系统生物学家克里斯托弗·梅森。
该团队由来自 60 多个研究组织的数十名科学家组成,最终收集了来自六大洲 32 个国家的样本,但该项目一开始的目标较为温和,分析了纽约市地铁系统中发现的微生物样本。
这项工作开始受到关注后,梅森创立了元SUB,一项国际合作,试图记录数百万人每天与之互动的城市生物群落。
研究人员表示:“现在很明显,城市总体上对人类健康有影响,尽管这种影响的机制变化很大,而且人们往往知之甚少。”在他们的新研究中写下。
“事实上,我们对流行病之外的城市环境中微生物动态的了解才刚刚开始。”
(威尔康奈尔医学)
新的结果证实了这一观察结果。 在分析的 4,728 个宏基因组样本中(所有样本都是在研究之前收集的) ),发现的未知微生物数量远多于已知微生物。
总共 10,928 种病毒、1,302 种细菌、2 种古细菌和 838,532 种与之前已发现的大约 4,246 种城市微生物相比,发现了与参考数据库中不匹配的阵列(病毒 DNA 片段)。
研究人员表示,其中 97% 的样本中发现了 31 种非人类微生物物种:一致的“核心”城市微生物组,几乎无处不在。
然而,除此之外,每个城市的微生物种群还存在明显的地理差异。 事实上,如此说来,梅森说如果对鞋子上的 DNA 进行测序,他可以以大约 90% 的准确度预测一个人住在哪里。
“微生物组包含其收集地点的分子回声,”说该研究的第一作者 David Danko,MetaSUB 的生物信息学主任。
“沿海样本可能含有喜盐微生物,而来自人口稠密城市的样本可能显示出惊人的生物多样性。”
除了区分每个城市微生物组的独特特征之外,研究人员还希望发现新的方法来识别微生物种群中的健康威胁,例如抗生素耐药菌株? 研究发现,这一点的证据在全球范围内广泛存在于该研究的城市中,尽管数量并不多。
还有待观察的是,每个城市的微生物独特性是否是随机的问题,或者地理差异是否存在我们尚未完全理解的更深层次的意义。
除了揭示潜在潜伏的病原体之外,城市中看不见的微生物的多样化世界也可能为医学提供有希望的机会,帮助我们发现生物合成基因簇(BGC)? 具有未来抗生素和其他药物巨大潜力的化合物。
“接下来的步骤之一是合成和验证其中一些分子和预测的 BGC,然后看看它们在医学或治疗方面的作用,”梅森说。
“人们通常认为雨林是生物多样性和新疗法分子的丰富之地,但地铁栏杆或长凳也是如此。”
研究结果报告于细胞。