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細菌,在人類未誕生,它們已經遍布於地球的各個角落。無論是幾千米之下大洋海溝深處還是寒冷的南北兩極。
人類出現以後,細菌遍覆蓋著人體的內外。它們產生的蛋白質會影響我們的消化、健康,甚至讓人類生病。
據估計,人體內外含有的微生物群的細胞,包括細菌、真菌和其他微生物比人體細胞還多。單單就在人類腸道中就發現了4600多種細菌。
為了了解細菌物種在人類人體生物學中扮演的角色,科學家們通常在實驗室中分離並培養它們,然後對它們的DNA進行排序。然而,許多細菌在實驗室環境中無法繁殖的條件下繁殖。為了獲得這些物種的信息,研究人員採取了另一種方法:他們直接從人類內臟收集單個樣本,對整個樣本進行DNA排序,然後使用計算方法從單個樣本中重建數千個物種的個體基因組。這種被稱為宏基因組學的方法,提供了一個強大的替代方法來分離和測序單個物種的DNA。
最近,一個國際科學家團隊將人類腸道微生物中所有已知的細菌基因組整理成一個大型資料庫,供以研究人員能夠探索細菌基因和蛋白質之間的聯繫,以及細菌如何對人類健康產生影響。
人類腸道的微生物
人類的腸道是許多種類微生物的家園,這些微生物統稱為腸道微生物群。
科學家們現在已經收集了人類腸道中4600多種細菌的20萬個基因組和1.7億個蛋白質序列,並建立資料庫,這個新資料庫是微生物組研究的裡程碑,揭示了我們人類腸道內的巨大多樣性,、進一步的微生物研究鋪平了道路。
儘管科學家長期致力於這一領域的研究,但腸道菌群中的一些微生物種類、在很長時間內不為人所知,超過70%的被檢測到的細菌從未在實驗室中培養過——它們在體內的活性仍然未知。例如人體腸道內最大細菌群是Comantemales,這一腸道細菌序列首次在2019年被發現。而且生活在腸道中的不同微生物種類,對人類健康的作用也是不同的,這無疑增加了工作的難度。
除此之外,世界各地人群腸道細菌組成也存在差異。研究人員在歐洲和北美人口的數據中發現了許多相同的細菌物種,然而獲得的少數南美和非洲數據顯示這些細菌物種卻並不沒有顯著的。這表明,如果想真正全面地了解人類腸道的細菌組成情況,從未被充分代表的人群中收集數據是至關重要的。
人類腸道的細菌公共資料庫能夠讓科學家了解許多生活在人類腸道細菌物種,以及它們如何發展,它們可能在人體中會扮演什麼樣的角色。
這樣的研究正在幫助人類建立一個人體腸道細菌群落圖,在未來可以幫助我們更好地了解人類健康和疾病,指導胃腸道疾病的診斷和治療。隨著來自世界各地研究團隊的新數據集的出現,這個資料庫可能會擴展到包括其他身體部位的微生物群,比如皮膚或口腔內的細菌,為人類服務。
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