Nature 子刊 | 家庭及社交对微生物结构组成的影响

来源： 董小橙 微生态 2019-03-26

美国学者 Eric J. Alm 等人于2019年3月26日在《Nature Microbiology》上发表题目为《Transmission of human-associated microbiota along family and social networks》的文章。该研究主要探究了人际接触对塑造微生物组成的影响。

文章摘要

人类微生物组由于其提供的关键功能而被认作为辅助器官，由人类中发现的独特的物种组成。然而，令人惊讶的是，关于常规人际接触对塑造微生物组成的影响知之甚少。在来自斐济群岛的287人的相对“封闭”队列中，不存在常见的细菌传播障碍，本研究使用核心单核苷酸多态性和灵活的基因组区域的菌株水平数据检测了个体肠道和口腔微生物组的细菌传播。结果发现一种微弱的传播信号，由推断的共享基因型定义，跨越许多生物体，总体上显示出强烈的传播模式，最明显的是在家庭内和配偶之间。我们无法确定传播的方向性，也不确定它是否直接导致。我们进一步发现，与男性相比，女性定植的菌群和家人及社会接触的关系更密切，并且口腔相关和肠道相关微生物群的传播模式不一定相同。单独使用菌种水平数据，我们能够自信地预测配偶的子集，突出共享敏感性，行为或社交互动的作用，区分社交网络中的特定联系。

文中主要图片说明

图1 | 家庭成员会产生共享的细菌谱系。a，FijiCOMP队列的家庭和社交网络，以村庄成员身份着色。四个村庄位于同一区域，而第五个村庄位于不同的区域。配偶关系由红色边缘指定，而母子关系由绿色边缘指定。灰色边缘代表所有其他家庭或社交网络关系。b，c，在肠道（b）和口腔（c）微生物组样本中，共享基因组的数量，具有共享核心基因SNP谱的基因组数量，由曼哈顿距离确定，以及共享灵活基因组区域的基因组数量，由1-kb基因组窗口确定，与社交网络中的有联系的成员显著相关。

图2 | 生物体在整个社交网络中的传播性各不相同。a，b，配偶的（a）肠道（n = 29）和（b）口腔（n = 36）的微生物组的平均曼哈顿距离，流行率（拥有该生物体的个体数量），log₁₀ [平均丰度]和细菌门丰度。c，d，每对个体的（c）肠道和（d）口腔的生物体的平均丰度由曼哈顿距离绘制。

图3 | 有些人是“超级分享者”。a，b，网络中的每个人的肠道（a）和口腔（b）微生物组的平均距离（定义为所有基因组与所有直接连接的个体的曼哈顿平均距离的中值）。c，e，针对每个个体（c）肠（n = 173）和（e）口腔（n = 243）中的微生物与其所有直接连接的个体的平均距离的直方图。d，f，对于男性和女性个体的肠（n = 173）（d）和口腔（n = 243）（f）微生物组与其所有直接连接的个体的平均距离的分布。g，针对同一村庄内每个人的肠道和口腔微生物组平均曼哈顿距离。

图4 | 机器学习可以高度自信地预测配偶的子集。a，b，基于共享肠道（a）或口腔（b）微生物组菌种水平数据预测家庭成员资格的随机森林模型的ROC曲线。c，d，使用肠道（c）或口腔（d）微生物组数据绘社交网络制预测真阳性家庭对和假阴性家庭对。e，f，基于共享肠道（e）或口腔（f）微生物组菌种水平数据预测配偶关系的随机森林模型的ROC曲线。g，h，使用肠道（g）或口腔（h）微生物组数据绘制社交网络预测的真阳性配偶对和假阴性配偶对。

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