微生物菌株水平的种群结构和宏基因组的遗传多样性
在与微生物群落相关的人类健康状况中，表型通常仅与致病微生物群内的一部分菌株相关。尽管几十年来，表征个体菌 株在微生物生理学中一直至关重要，但在使用独立于培养物的高通量宏基因组学时，这一直具有挑战性。我们引入了 StrainPhlAn，一种新型宏基因组菌株鉴定方法，并将其应用于表征来自北美、南美、欧洲、亚洲和非洲国家人群的 1500 多个肠道宏基因组中超过 125 个物种的数千种菌株的遗传结构。该方法依赖于物种特异性标记基因内每个样本的显 性序列变异重建。它主要识别了受试者特定的菌株变异（受试者间菌株共享<5%），并且我们确定单个菌株通常在每个 物种中占主导地位，并且随着时间的推移而保留（对于 > 70% 的物种）。微生物种群结构以几种不同的方式与宿主种群的地理结构相关。在某些情况下，离散亚种（例如，直 肠真杆菌和普氏菌）或连续的微生物遗传变异（例如，普氏粪杆菌）与地理上不同的人群相关，而很少有菌株出现在多个不相关的人群中。我们进一步估计了肠道微生物的遗传变异性，拟杆菌属物种显得非常一致（菌株之间核苷酸变异的 中位数为 0.45%），而普氏菌是最具塑料性的肠道殖⺠者之一。因此，我们在这里描述了以前难以接近的肠道微生物的 群体遗传学特征，提供了肠道微生物多样性的全面菌株水平遗传概述。