新的测序技术：从水鸟粪便中发现多样的微生物群落

原创 BMC中国 BMC科研永不止步 2022-04-28 18:10

原文作者：Christina Faust

翻译作者：Miao Yu

最近技术方面的进步加快了我们对影响多种宿主的微生物的发现和表征。科学家们正在使用这些新方法来更好地了解微生物与动物群落之间的联系。

世界上有各种各样的微生物。

19世纪末，罗伯特·科赫（Robert Koch）和弗雷德里希·洛弗勒（Fredrich Loeffler）为如何确定哪种微生物是某种特定疾病的病原体制定了指导方针。因此，诊断针对的是特定的已知病原体，通常用于识别特定种类的病原体或寄生虫。

但是，当我们不知道传染源是什么时，又该如何研究它们呢？对于许多非人类宿主来说，我们缺乏对致病微生物的了解。新的测序技术能够在事先不知道存在什么的情况下进行基因鉴定，这大大提高了我们对微生物多样性及其进化的理解。

现在让我们来关注一项最近的研究，该研究利用宏基因组学来调查水鸟粪便样本中发现的整个微生物群落。由于测序技术允许无偏定性（即非靶向性）表征，而且价格也在大幅下降，因此对整个微生物群落的遗传学特征进行鉴定是可行的。

研究设计

科学家们旨在量化和描述从各种迁徙水鸟（鸭、鹅、海鸥、滨鸟）粪便样本中采集的真核生物和微真核生物。他们感兴趣的是可能感染鸟类自身的生物体，以及可能被候鸟传播的生物体。

他们从西班牙西南部的两个国家公园总共收集了27个人的粪便样本。九种不同的鸟类提供了样本——包括Dunlin鸟、欧亚野禽和大鸬鹚。这些样本代表了具有相似特征的多种鸟类。从每个样本中提取DNA——提取的DNA一部分直接进行测序，另一部分则进一步处理以扩增和靶向特定基因。第二种方法的好处是，你可以增加对细菌的检测，但它会导致对微生物多样性的评估偏差。除了确定每个样本中的成分外，宏基因组学还允许科学家通过比较基因序列来确定生物体之间的亲近性。

调查结果

1. 发现了许多不同微生物的DNA，包括：线虫类、地栖类和绦虫类；

2. 大多数已被鉴定的生物体反映了饮食情况（即食鱼物种、藻类和鸭食植物中的chromodorean线虫序列）；

3. 微孢子虫仅在Dunlin鸟和鸭子中发现，但这种情况相当普遍；

4. 引物扩增测序数据显示，某一特定群体具有更多且更新的多样性，但数据集存在偏差；

5. 在不同的鸟类物种之间有许多相似的微生物，但也有一些是独特的。共享的微生物可能反映了共享的环境以及相似的饮食。

那么接下来呢？

新的测序技术彻底改变了我们研究野生种群中不同微生物群落的方式。这项研究表明，宏基因组学和粪便样本可以用来描述野生鸟类的多样性。未来可以在此基础上，进一步研究了解这种多样性在不同环境中随时间的变化情况。

Christina Faust

Christina Faust是宾夕法尼亚州立大学传染病动力学中心的博士后研究人员。她的研究重点是传染病的生态学和进化，利用实地研究、遗传工具和建模来了解宿主与病原体的相互作用，并为控制措施提供信息。

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