研究今天发表在自然微生物学已鉴定出 54,118 种生活在人类肠道中——其中 92% 以前是未知的。
但正如我们和来自加州联合基因组研究所和斯坦福大学的同事发现的那样，其中绝大多数是噬菌体，简称“噬菌体”。 这些“吃”细菌而不能攻击人体细胞。
当我们大多数人想到病毒时，我们会想到那些感染我们细胞的疾病的生物体，例如腮腺炎、麻疹，或者最近的疾病，。 然而，我们的体内（大部分在我们的肠道中）存在大量的微小寄生虫，它们以生活在那里的微生物为目标。
每个人都会大便（但并非所有的大便都是一样的）
最近人们对这个问题很感兴趣人类肠道微生物组：生活在我们肠道中的微生物的集合。
除了帮助我们消化食物外，这些微生物还有许多其他重要作用。 它们保护我们免受致病细菌的侵害，调节我们的心理健康，在我们儿童时期启动我们的免疫系统，并在成年后的免疫调节中发挥持续的作用。
可以公平地说，人类肠道现在是地球上研究最深入的微生物生态系统。 然而超过70生活在那里的微生物物种的百分比尚未在实验室中培养。
我们知道这一点，因为我们可以通过一种称为“肠道菌群”的方法获取肠道微生物组的遗传蓝图。宏基因组学。 这是一项强大的技术，可以直接从环境中提取 DNA 并进行随机测序，让我们大致了解其中存在的内容及其可能的作用。
宏基因组研究揭示了我们对人类肠道中的所有微生物物种进行编目和分离还有多远的路要走——对于病毒来说，甚至更进一步。
11,810 个粪便样本
在我们的新研究中，我们和我们的同事通过计算从 11,810 个公开的粪便宏基因组中挖掘了病毒序列，这些宏基因组取自 24 个不同国家的人们。 我们想了解病毒在人类肠道中占据的程度。
这项工作产生了宏基因组肠道病毒目录，这是迄今为止最大的此类资源。 该目录包含 189,680 个病毒基因组，代表 50,000 多种不同的病毒物种。
值得注意的是（但或许可以预见），这些病毒物种中 90% 以上对于科学来说都是新的。 它们共同编码超过 450,000 种不同的蛋白质，这是一个巨大的功能潜力库，可能对其微生物宿主有益，也可能有害。
我们还深入研究了不同病毒的亚种，发现有些病毒在接受调查的 24 个国家中表现出惊人的地理模式。
例如，最近描述的神秘物种的一个亚种噬菌体在亚洲很普遍，但在欧洲和北美的样本中很少或不存在。 这可能是由于该病毒在特定人群中局部扩散。
我们在分子实地考察中发现的最常见功能之一是多样性生成逆转录因子（DGR）。 这些是一类遗传元件，它们使特定目标基因发生突变，以产生对宿主有益的变异。 就病毒中的 DGR 而言，这可能有助于与其细菌宿主正在进行的进化军备竞赛。
有趣的是，我们发现三分之一最常见的病毒编码蛋白具有未知功能，其中包括超过 11,000 个与“β-内酰胺酶”关系较远的基因，这些基因能够对青霉素等抗生素产生耐药性。
将肠道病毒与其微生物宿主联系起来
识别出噬菌体后，我们的下一个任务是将它们与其微生物宿主联系起来。CRISPR细菌免疫系统以其在基因编辑方面的许多应用而闻名，它可以“记住”过去的病毒感染并防止它们再次发生。
他们通过将入侵病毒的片段复制并存储到自己的基因组中来做到这一点，然后可以在未来的遭遇中专门针对和摧毁病毒。
我们利用过去攻击的记录将许多病毒序列与其肠道生态系统中的宿主联系起来。 毫不奇怪，高度丰富的病毒种类与肠道中高度丰富的细菌种类相关，这些细菌大多属于厚壁菌门和拟杆菌门。
那么我们可以利用所有这些新信息做什么呢？ 肠道病毒及其宿主库存的一个有前景的应用是噬菌体疗法。噬菌体疗法是一个早于抗生素的古老概念，其中病毒用于选择性地针对细菌病原体以治疗感染。
已经有讨论使用饮食干预、益生菌、益生元甚至“转座”（粪便微生物群移植）来定制人们的肠道微生物群，以改善个人的健康。
通过在微生物组操作中增加物种甚至亚种水平的精度，噬菌体疗法可能是对这一目标的有用补充。 例如，细菌性病原体艰难梭菌（或简称 Cdiff）是医院获得性腹泻的主要原因，可以成为噬菌体的专门针对的目标。
通过噬菌体疗法可以实现对肠道中非致病性细菌群体的更微妙的操纵。 完整的肠道病毒概要是实现此类应用目标的有用的第一步。
然而，值得注意的是，我们的数据预测表明我们只研究了肠道病毒总多样性的一小部分。 所以我们还有很长的路要走。
