微生物宏基因组是当今世界最热门的科研领域之一。越来越多的研究表明，人体微生物发挥着重要的健康作用，但大部分多样性仍未得到充分探索，尤其是在除肠道以外的身体部位及非西方人群。

在今日发表在Cell期刊的一项研究中，由意大利特伦托大学Nicola Segata领导的研究团队利用来自不同地理位置、生活方式和年龄人群的9,428个宏基因组，突破性地重建了154,723个人体微生物基因组（45％高质量），其中很多代表了此前未发现的新物种。值得关注的是大多数新发现的微生物存在于在非西方化人群中。此外，研究揭示了近5,000个菌种水平的基因组分箱（species-level genome bins，SGBs），其中约77％是全新的。研究人员在SGBs中注释大量基因，其中许多与婴儿发育或西方化有关，进一步拓展了对全人类微生物组的理解和认知。研究人员表示，这一发现重新定义了科学家对人类微生物群的理解，并可能有助于了解过敏、自身免疫性疾病和其他复杂综合征发病率不断上升的原因。

“我们的人类微生物组与人类共同进化了数百万年，但最近西方化的生活方式，包括卫生条件、抗生素和其他药物的增加以及引入高脂肪饮食，可能对我们的肠道微生物组产生影响，进而影响人类与微生物的共生。”论文通讯作者、意大利特伦托大学基因组学家Nicola Segata表示，“我们对大量细菌和古细菌进行了基因鉴定和分类。这些是人类微生物组的一部分，但至今仍有很多尚未开发、鉴定和描述。我们还观察到，其中许多微生物往往很少在西方化人群中被发现，这很可能是复杂工业化进程的间接结果。”

他介绍，当使用最先进的DNA测序仪对个体肠道微生物组的遗传物质进行测序时，研究团队发现测序仪产生的DNA片段中有很大一部分与任何已知微生物的基因组都不匹配。“因此，人类微生物组的许多DNA都是无法映射的。”对此，研究人员利用短读长测序技术和一种大规模的宏基因组组装方法，从9000多个宏基因组中重建了细菌和古生菌基因组。宏基因组来自46个数据集，涉及来自32个国家的所有年龄段人群的皮肤、粪便、阴道和口腔样本。其中七个数据集来自非西方化人口，包括来自蒙古的传统农牧群体、坦桑尼亚的狩猎采集者和传统的斐济人口。重建的154,723个基因组超过了以前公开提供的微生物基因组的数量两倍。此外，所有组装的基因组都通过了严格的质量控制，包括完整性评估、污染和菌种异质性检测。

研究人员将154,723个基因组整合成约5,000个SGBs。约4,930 个SGBs来自22个已知门，345个SGBs不能被划分到一个分类科。研究人员指出，仍有77%的SGBs代表的物种没有任何公开的基因组。这些未知的SGBs平均包含9个重建的基因组。大多数未知的SGBs代表着与人类相关的罕见微生物，大约一半的未知SGBs包含一个重建的基因组，其中一些则更为普遍。研究人员还指出，这些未知的SGBs增加了宏基因组reads的可映射性。粪便样本reads的可映射性增加了29％，达到87.5％，口腔样本增加了26％，达到82％。值得关注的是，该研究还提高了来自非西方化人群的肠道微生物组的可映射性，达到83％。

非西方化的人群中具有大量的新物种。研究小组怀疑，这是因为过去对这些人群的研究较少，而且与西方化人群相比，他们的生活方式促进了更丰富的肠道多样性。Nicola Segata表示：“我们希望找到一些以前未开发的物种，但数量和广泛程度……超出了我们最初的预期。”未来，通过对新物种进行研究，特别是那些在非西方化人群中普遍存在的物种，或许可以帮助科学家了解相关疾病的发生与发展。这也意味着，未来我们还有很长的路要走。