全球 60 城市地鐵系統各有獨特微生物群組 絕大部份為全新發現病毒與細菌

最新刊於《細胞》的研究指,每個城市都有獨特的微生物特徵,鞋上殘留的微生物 DNA,可能已足以識別出你住的城市。

美國威爾康奈爾醫學院副教授 Christopher E. Mason 領導的團隊,從全球 32 個國家、60 個城市的鐵路系統中常見接觸點,例如欄杆、門柄等採集共 4,728 個樣本,再進行基因組排序,以建立城市微生物生態系統的全球地圖,這亦是首次學界製作有系統的全球城市微生物生態地圖。

該研究原本只想了解紐約市地鐵系統中發現的微生物,但計劃展開後備受關注, Mason 因此成立了國際合作 MetaSUB 計劃,記錄全球數以百萬計人口每天互動的城市微生物群落。

經過 3 年時間採樣,團隊最終發現 60 個城市的微生物生態無一個相同。除此之外,團隊還發現了 10,928 種病毒、 1,302 多種細菌與 2 種古菌,全部都是目前數據庫中未被發現的;團隊另發現到 838,532 個全新的病毒 DNA 片段。

這些全新物種的數字,遠比已知的微生物多,過去研究所鑑定到的城市微生物「僅」約有 4,246 種。 Mason 形容,可能每次乘坐地鐵,都是與一種全新的微生物共存。

鞋上 DNA 推測居住地 準備率達 9 成

另外,團隊在 97% 的樣本中發現了一組共 31 種非人類微生物,這組「核心」城市微生物組,幾乎無處不在。然而,在這個「核心」之上,每個城市存在的微生物群組都有地理差異。 Mason 指差異之大,可以讓學者從鞋上的 DNA 排序,估計到鞋主人的居住地,準確率達 90% 。

除了辨識出每個城市微生物組成的不同特徵外,團隊還希望開發新的方法,識別有健康威脅的微生物,例如抗藥性細菌。是次研究也發現抗藥性細菌在全球城市地鐵系統中普遍存在,但為數不算多。另一點有待觀察的是:每個城市的微生物獨特性只是隨機出現?或是人類尚未完全了解這種地理差異,是否具有更深層次意義。

除了揭示潛在病原體外,城市隱藏的微生物多樣性也可能為醫學提供希望,幫助人類發現生物合成基因簇(biosynthetic gene clusters)——這些化合物有巨大潛力,可被製成未來抗生素和其他藥物。

來源:
Science Alert, Cities Have Unique Microbial 'Fingerprints', First Study of Its Kind Reveals, 31 May 2021

報告:
Danko, D., Bezdan, D., Afshin, E.E. & et al. (2021). A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance. Cell. doi: 10.1016/j.cell.2021.05.002

文/Alan Chiu

編輯推介

    發表意見