肠道菌群在营养代谢、人体自身发育、免疫防御以及疾病的产生等方面都扮演着至关重要的作用。其中，新生儿发育早期肠道菌群的动态变化与儿童的成长过程息息相关，幼年时期肠道菌群的发育状况也在一定程度上影响成年后的肠道的健康。与成年人的相对稳定的肠道菌群不同，新生儿由于出生前后外界环境的改变以及自身的发育，其肠道菌群常常呈现出快速变化的趋势，这种趋势在出生后的前三年尤为明显。三年之后，肠道菌群逐渐向成年人的方向转变。确定新生儿发育早期肠道菌群的转变模式，并探究发生转变的深层原因，对于新生儿的健康成长有着积极的指导作用。同时，系统了解与肠道菌群成熟相关的外界因素，也有利于改善儿童早期发育不良等状况。
2021年8月25日，中国科学院北京生命科学研究院赵方庆团队在Genome Biology杂志上发表了题为 Deterministic transition of enterotypes shapes the infant gut microbiome at an early age 的文章。该研究团队收集并分析了来自全球17个国家的超过1万例新生儿肠道菌群数据，揭示了全球新生儿肠道菌群的地域特征，并通过生态学模型和系统功能分析阐明了人类肠道菌群由婴幼儿向成人转变的确定性模式。在该研究中，研究人员采用机器学习算法和统计学模型，对来自1,956个新生儿的13,776个自测及公共数据集进行了整合挖掘，通过比较不同年龄段的微生物组特征，将出生后前三年的新生儿划分为了四个显著不同的肠型，分别由厚壁菌门、双歧杆菌属、拟杆菌属和普氏菌属主导。研究人员发现四种肠型具有明显的成熟度的区别，各自代表着不同的发育阶段：以厚壁菌和双歧杆菌为主导的婴儿其肠道微生物生态结构更为松散，菌群成熟度较低，对应新生儿发育的早期阶段；而以拟杆菌和普氏菌为主导的婴儿，其肠道菌群相关的代谢通路更为复杂，具有更高的物种多样性和更高的成熟度，对应于新生儿发育的稍晚时期。同时，四种肠型在全球新生儿人群中也呈现出特定的地域分布模式：在经济卫生水平较高的国家，新生儿肠道菌群倾向于快速成熟，以拟杆菌-普氏菌肠型为主导；而在医疗卫生水平欠佳的地区，新生儿肠道菌群的成熟出现明显的滞后现象，以厚壁菌-双歧杆菌为主导。在婴幼儿前三年的发育过程中，肠道菌群逐渐发育成熟，肠型也经历了由不成熟的厚壁菌-双歧杆菌向成熟的拟杆菌-普氏菌的确定性转变（图1）。研究人员首次利用随机进化生态模型，探究肠道菌群转变过程中的随机性和确定性因素。该模型通过计算每个群落的最近邻分类群指数（Nearest Taxon Index）与洛浦克里克指数（Raup-Crick Index）来确定该群落受到的进化驱动力。群落的进化驱动力随机性越低，则生态群落越成熟，其在随后的发育过程中也倾向于进化得更加稳定。而以拟杆菌和普氏菌为主导的肠道菌群符合这一特征。该研究覆盖了全球6个主要大陆的17个国家，样本超过1万例，是目前为止最大规模的新生儿肠道菌群研究。该研究阐明了新生儿在出生后前三年肠道菌群的确定性转变，引入生态模型探究了菌群成熟的内在机制，并通过大人群队列分析揭示了肠型在全球新生儿中的特定分布模式。该研究对于新生儿肠道的菌群发育进行了系统总结，拓展了我们对人类肠道早期发育模式的认识，有利于推动与婴幼儿相关的医疗卫生进步，促进人类健康发展。中科院北京生科院博士研究生肖力文、副研究员王金锋、温州医科大学郑加永为论文的并列第一作者，赵方庆研究员为通讯作者。https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-021-02463-3猜你喜欢
10000+：菌群分析 宝宝与猫狗 梅毒狂想曲 提DNA发Nature Cell专刊 肠道指挥大脑
系列教程：微生物组入门 Biostar 微生物组 宏基因组
专业技能：学术图表 高分文章 生信宝典 不可或缺的人
一文读懂：宏基因组 寄生虫益处 进化树
必备技能：提问 搜索 Endnote
文献阅读 热心肠 SemanticScholar Geenmedical
扩增子分析：图表解读 分析流程 统计绘图
16S功能预测 PICRUSt FAPROTAX Bugbase Tax4Fun
在线工具：16S预测培养基 生信绘图
科研经验：云笔记 云协作 公众号
编程模板: Shell R Perl
生物科普: 肠道细菌 人体上的生命 生命大跃进 细胞暗战 人体奥秘
写在后面
为鼓励读者交流、快速解决科研困难，我们建立了“宏基因组”专业讨论群，目前己有国内外5000+ 一线科研人员加入。参与讨论，获得专业解答，欢迎分享此文至朋友圈，并扫码加主编好友带你入群，务必备注“姓名-单位-研究方向-职称/年级”。PI请明示身份，另有海内外微生物相关PI群供大佬合作交流。技术问题寻求帮助，首先阅读《如何优雅的提问》学习解决问题思路，仍未解决群内讨论，问题不私聊，帮助同行。
学习16S扩增子、宏基因组科研思路和分析实战，关注“宏基因组”
点击阅读原文，跳转最新文章目录阅读