Early life dynamics of the human gut virome and bacterial microbiome in infants

1.文章简介

近期的Nature Medicine杂志来自美国华盛顿大学（St. Louis）医学院的一项最新研究发现，细菌可不是婴儿出生后“入侵”肠道的唯一生物种类，病毒也会“趁虚而入”，它们都对人体健康有着重要的影响。该研究分析了8名健康婴儿从出生到两岁的粪便样品，从而跟踪其肠道微生物组和病毒组的变化规律，，堪称肠道病毒组研究开山之作之一。
在这项研究中，研究人员收集了健康双胞胎婴儿的粪便，并对其中的遗传物质进行了检测，分析了婴儿肠道中的病毒微生物和肠道菌群组成，结果发现双胞胎之间的病毒和细菌组成更加类似，而不相关的婴儿之间存在一些差异。研究人员还观察到婴儿肠道病毒中噬菌体病毒的种类最丰富，而非感染人类细胞的病毒，并且从婴儿出生到他们两岁，他们肠道中的病毒和细菌会逐渐扩张，但这同时伴随着噬菌体比例的缩减，而肠道细菌恰恰相反，它们开始的时候数目比较少，随着婴儿逐渐长大，肠道细菌的多样性也逐渐增加。
研究不但发现了新的病毒株，而且还反映出病毒和细菌之间“猎手vs猎物”的生态动力学关系。本研究中的粪便样品，最早的采集于婴儿出生1-4天后，此时病毒就已经开始出现了，而且种类还很多。因而论文通讯作者Lori R. Holtz教授认为肠道中各种生物的交互关系，它们相互之间绝对不是孤立的；同时，婴儿肠道环境是相当动态的，这和成人肠道微生物群落的相对稳定可大不一样

通过对粪便样品中宏基因组的分析，研究人员发现其中一些病毒是已知可以侵染人宿主细胞的，但也有很多病毒是噬菌体，而且后者在婴儿早期样品中数量和种类更多，此后逐渐减少。细菌的变化趋势则正好相反，早期样本中较少，随着婴儿长大而慢慢变得更加丰富。这似乎符合“猎手vs猎物”关系：早期大量噬菌体的存在，意味着许多“猎手”没有“猎物”，而没有细菌这个“猎物”，噬菌体这个“猎手”是无法生存的，所以它们的数量迅速下降；而随着“猎手”减少，细菌于是开始大量繁殖，从而最终主导肠道微生物群落。

研究人员认为这种病毒和细菌之间的群体动态变化可能是由捕猎者-猎物关系（predator-prey relationship）引起的。在生命早期噬菌体多样性丰富，这就意味着捕猎者数目很多而猎物很少，没有猎物，捕猎者就无法生存，于是噬菌体的数目迅速下降，而捕猎者的数目变少之后，肠道细菌就会在肠道中迅速繁荣起来，并定植其中。
目前，还有许多肠道微生物的功能没有得到阐明，但这项工作对于人们理解肠道微生物如何影响人类长期健康状态仍然有很大意义。

原文出处：

Lim E S, Zhou Y, Zhao G, et al. Early life dynamics of the human gut virome and bacterial microbiome in infants[J]. Nature Medicine, 2015.
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