微生物群和微生物組有區(qū)別嗎？

微生物研究領域在過去的幾十年里發(fā)展迅速，已經(jīng)成為一個重大的科學和公眾利益的話題。然而我們對“微生物組”一詞缺乏一個公認的明確定義。

從微生物到微生物群落的歷史

許多技術發(fā)明推動了微生物的研究，導致我們對健康和疾病的理解發(fā)生了范式轉(zhuǎn)變。

顯微鏡的發(fā)明，讓我們得以發(fā)現(xiàn)一個全新的未知的微生物世界。

羅伯特·科赫（Robert Koch）對由于微生物感染而導致的人類和動物疾病起源的解釋以及病原性概念的發(fā)展是微生物學的重要里程碑。

DNA的發(fā)現(xiàn)，測序技術，PCR和克隆技術的發(fā)展使人們能夠使用與培養(yǎng)無關，而是基于DNA和RNA的方法研究微生物群落。

這些新的可能性徹底改變了微生物生態(tài)學，因為以高通量的方式進行基因組和宏基因組分析提供了有效的方法來解決單個微生物以及整個自然棲息地中整個群落的功能潛能。

多項綜述已強調(diào)了結(jié)合多種“組學”技術分析宿主微生物相互作用的巨大潛力和巨大潛力。

微生物組定義

通常將微生物群落定義為生活在一起的微生物的集合。更具體地說，微生物群落被定義為多物種集合，其中（微生物）有機體在連續(xù)的環(huán)境中彼此相互作用。

微生物組的首次定義

1988年，Whipps及其同事研究了根際微生物的生態(tài)學，首次定義了微生物組。他們將“微生物組”描述為“微生物”和“生物組”的組合，并在“具有明確的理化特性的合理定義的棲息地”中將“特征微生物群落”命名為“活動劇場”。

該定義代表了微生物群落定義的實質(zhì)性進步，因為它定義了具有不同特性和功能的微生物群落及其與環(huán)境的相互作用，從而形成了特定的生態(tài)位。

微生物組的常用定義

但是，在過去的幾十年中，還發(fā)布了許多其他的微生物組定義。當前最常引用的定義是Lederberg將生態(tài)環(huán)境中的微生物群落描述為生物體空間或其他環(huán)境中的共棲，共生和致病微生物群落。

Marchesi和Ravel集中在對特定環(huán)境下的基因組、微生物(和病毒)基因表達模式和蛋白質(zhì)組以及生物和非生物條件的定義。所有這些定義暗示著宏觀生態(tài)學的一般概念可以很容易地應用于微生物-微生物以及微生物與宿主的相互作用。

然而，這些為大型真核生物開發(fā)的概念在多大程度上可應用于原核生物，這些原核生物具有不同的生活方式，如休眠，表型變異和水平基因轉(zhuǎn)移以及目前尚不清楚的微型真核生物。這就提出了一個挑戰(zhàn)，即要考慮一種全新的微生物組生態(tài)學概念生態(tài)模型和理論體系，特別是在微生物相互之間以及與宿主生物和非生物環(huán)境相互作用的不同層次上。

許多當前的定義未能捕捉到這種復雜性，并且將術語“微生物組”描述為僅涵蓋微生物的基因組。 例如，Merriam Webster發(fā)布平臺提出了兩種微生物組定義：一種描述宏基因組，另一種是微生物群落，但仍然無法將宿主和環(huán)境作為微生物組的整體生態(tài)成分而不是一個獨立的實體來捕獲。

微生物組成員

微生物群包括形成微生物組的所有活的成員。 下表解釋了這兩個詞源的詞源學和差異。細菌，古細菌，真菌，藻類和小的原生生物應被視為微生物組的成員。大多數(shù)微生物組研究人員都同意這一定義。

噬菌體，病毒，質(zhì)粒和移動遺傳元件的整合是微生物組定義中最具爭議的問題之一。 參與者在“微生物組定義”在線調(diào)查中的評論也證實了這一點。 受訪者對病毒和噬菌體是否應屬于微生物組這一問題的回答沒有給出明確的答案，并且從“無論如何”延伸到“絕對沒有”。

關于來源于死細胞的細胞外DNA（所謂的“遺留DNA”）是否屬于微生物組還沒有明確的共識。在更廣泛的生境分析中，殘留DNA最多可占土壤中測序DNA的40％，平均占細菌總DNA的33％，在某些樣品中最高比例為80％。

有意思的是，盡管它非常豐富且無處不在，但遺留DNA對分類學和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的估計影響很小。 當使用特定術語時，微生物組和微生物群之間的清晰區(qū)分有助于避免有關微生物組成員的爭議（下圖）。微生物群通常被定義為存在于特定環(huán)境中的活微生物的集合。由于噬菌體，病毒，質(zhì)粒，病毒，類病毒和游離DNA通常不被視為活微生物，因此它們不屬于微生物群。