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本文摘要:12 月 10 日的《热心肠日报》,我们解读了 9 篇文献,关注:微生物生态学,功效冗余性,宏观生态学,肠脑轴,抑郁症,焦虑,膳食纤维,帕金森,食欲,纳米医学。

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12 月 10 日的《热心肠日报》,我们解读了 9 篇文献,关注:微生物生态学,功效冗余性,宏观生态学,肠脑轴,抑郁症,焦虑,膳食纤维,帕金森,食欲,纳米医学。刘洋彧团队:破译人类菌群的功效冗余性Nature Communications——[12.121]① 构建人类菌群的基因内容网络(GCN,一个毗连微生物及其基因的加权二分图),能定量形貌菌群中差别微生物的功效重叠,并盘算任意给定菌群样本的功效冗余性(FR);② 人类菌群的GCN具有多种特定的结构特征(好比高度嵌套性结构、基因度漫衍的高度异质性)与人类微生物样本的高FR相关;③ 这些结构特征在简朴的基因组演化模型中能够重现,适度的选择压力和较高的水平基因转移率是促进菌群高FR的关键因素;④ 分析粪菌移植(FMT)的临床数据讲明,受体原有菌群的高FR会阻碍供体菌群的定殖,提示FR可作为权衡菌群韧性的指标,预测菌群对FMT等扰动的响应。

【主编评语】人类菌群在分类学组成上有着很大的个体差异,但在菌群的基因组成——或者说功效能力上,又是高度守旧的。这种现象可以用一个生态学术语来形貌,即“功效冗余性”(FR)。

FR被认为是菌群的稳定性和韧性(抗扰动)的基础,可是这一假说仍缺乏量化数据的支持。人类菌群的FR从何而来?如何量化?对基于菌群的疗法有何重要意义?哈佛医学院的刘洋彧团队近期在Nature Communications揭晓的研究,为解答这些关于人类菌群FR的问题提供了重要的理论基础。他们通过构建人类微生物组的基因内容网络(GCN),首次对菌群样本的FR举行了量化盘算,并展现了有助于形成高FR的关键的演化和生态学因素。

他们进一步使用该框架分析了粪菌移植的临床数据,讲明FR可作为权衡菌群韧性的指标,为预测基于微生物组的疗法(如FMT、益生菌干预等)的效果,提供重要的指导和参考信息。(@mildbreeze)【原文信息】Deciphering functional redundancy in the human microbiome2020-12-04, doi: 10.1038/s41467-020-19940-1Nature子刊:用宏观生态动力学表征肠道菌群Nature Microbiology——[15.54]① 肠道菌群是一个动态的生态系统,定量的宏观生态学框架可以表征和明白其庞大动态;② 与其他生态系统一样,肠道菌群的动力学特性可以通过多种稳健的尺度关系来表征;③ 幂律关系形貌了肠道菌群品貌的短期和恒久变化,物种的滞留和返回时间,以及物种品貌的均值和时间变异之间的相关性;④ 尺度定律在接受差别饮食的小鼠中发生了变化,并受到人类特定情境的扰动的影响;⑤ 用宏观生态关系展现特定的细菌类群,其动态受到饮食和情况变化的影响。

【主编评语】肠道菌群是一种动态的生态系统,但我们现在对控制微生物动力学的生物学历程仍然知之甚少。Nature Microbiology近期揭晓的一项研究,使用宏观生态学方法分析人和鼠的肠道菌群时序数据,讲明如同其他的宏观生态系统一样,肠道菌群的动态也可以通过多种定量关系来表征,并使用视察到的宏观生态关系判定了受情况变化影响的特定细菌类群。(@mildbreeze)【原文信息】Macroecological dynamics of gut microbiota2020-04-13, doi: 10.1038/s41564-020-0685-1Nature子刊:用宏观生态学定律研究微生物群落Nature Communications——[12.121]① 从宏观生态学的角度研究微生物群落中的物种存在和品貌的变化;② 确定了3个宏观生态学定律:品貌颠簸漫衍(AFD)、泰勒规则宁静均品貌漫衍(MAD),可定量地形貌菌群的横断面和纵向的物种品貌颠簸;③ 使用这3个定律,可以预测物种的存在与否、多样性以及通常研究的宏观生态学模式;④ 提出一个基于情况随机性的数学模型(随机逻辑模型),定量地预测了3种宏观生态纪律以及群落动态的非平稳性。

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【主编评语】Nature Communications近期揭晓的一项理论研究,讲明用3个宏观生态学定律可以定量的形貌菌群中的物种品貌和多样性的变化性,对于微生物生态学研究具有借鉴意义。(@mildbreeze)【原文信息】Macroecological laws describe variation and diversity in microbial communities2020-09-21, doi: 10.1038/s41467-020-18529-y谢鹏+王刚+胡少华:绘制重度抑郁症的肠道生态系统图谱Science Advances——[13.116]① 分析重度抑郁症患者(MDD,311位)和康健对照(HC)的肠道病毒组、肠道细菌组和粪便代谢组,判定出3种噬菌体、47种细菌和50种粪便代谢物的品貌在两者之间具有显著差异;② MDD的主要特征是拟杆菌属的品貌增加,而劳特氏菌和真细菌属的品貌淘汰;③ 多条理的组学改变发生了一个典型的MDD共表达网络;④ 受滋扰的微生物基因和粪便代谢物都与γ-氨基丁酸盐、苯丙氨酸和色氨酸等氨基酸代谢有关;⑤ 判定出一个组合性标志物可用于区分MDD和HC。【主编评语】重庆医科大学第一隶属医院谢鹏、首都医科大学北京安宁医院王刚和浙江大学医学院第一隶属医院胡少华互助在Science Advances上揭晓文章,使用全基因组。


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