微生物指紋：城市的獨特名片

編譯 之涵

克里斯·梅森（Chris Mason）是美國威爾康奈爾醫學院的一名遺傳學家。當他的女兒還在蹣跚學步時，他會好奇地看著她觸摸紐約地鐵的物體表面。有一天，她用舌頭舔了一根桿子。梅森說：“這是一種明顯的微生物交換，我非常想知道發生了什么事。”

為此，他開始對交通系統中與人類共存的微生物世界進行取樣。2015年，他在一項研究中發現，紐約市存在大量前所未知的物種。之后，其他研究人員與他取得聯系，希望參與此項工作。迄今為止，梅森和數十名合作者已對美國巴爾的摩、哥倫比亞首都波哥大、韓國首都首爾等全球60座城市的地鐵、公共汽車和有軌電車的微生物進行了研究，并發布了相關成果。他們鑒別出數千種新的病毒和細菌，并發現每個城市都有獨特的微生物指紋。

利物浦熱帶醫學院微生物學家亞當·羅伯茨（Adam Roberts）雖然沒有參與這項研究，但他認為這項研究“真是不可思議”。他表示，盡管只針對單個城市或交通系統的研究規模較小，但該項目比以往任何項目都要大得多，因此能夠探索新的問題。“他們所做的工作將一切關聯起來，非常了不起。我認為這些數據可供未來分析之用。”

為了了解世界各地公共交通微生物群落的分布狀況，梅森和他的合作者首先必須解決如何持續收集樣本的問題。他們決定從公交系統的常見物體上進行取樣，包括長凳、入閘機以及售票機。科學家在物體表面擦拭3分鐘，這足以獲得足夠的DNA，同時又不至于讓旁觀者感到怪異。

然后，研究人員將樣本帶回實驗室，并對DNA進行分析。他們發現，大約45%的DNA與任何已知物種均無法匹配：近11 000種病毒和1 302種細菌都屬于科學界的新發現。

研究人員還發現，97%的樣本含有31個相同的物種，它們構成了所謂的核心城市微生物群。超過70%的樣本中還存在1 145個不同物種。與窗戶等表面相比，采集自常與人接觸的物體表面（比如欄桿）上的樣本更有可能攜帶與人類皮膚有關的細菌。混合物中常見的物種是通常見于土壤、水、空氣和灰塵中的細菌。

但研究人員也發現了一些分布沒那么廣泛的物種。他們在發表于《細胞》上的文章中稱，這些物種讓每一座城市都有自己獨特的微生物群，這將幫助研究人員預測隨機樣本來自哪個城市，其準確率達到88%。例如，他們在紐約市發現了大量抑長肉桿菌。這是一種產生乳酸的細菌，非常耐受低溫環境。梅森介紹說，隨著研究工作更加深入，這類獨特的城市指紋將來也許能夠用于取證。

并未參與此項研究的科羅拉多大學博爾德分校微生物學家諾亞·菲勒（Noah Fierer）表示，此項研究的主要價值不在于研究成果，而在于可從metagraph.ethz.ch上獲取開放數據。這將給其他研究人員提供深入研究新問題的機會。菲勒說：“不同的城市有不同的微生物群落，這并不奇怪。我想知道的是為什么會出現這種情況？”

研究人員在紐約地鐵的入閘機上取樣

梅森說，盡管有些人可能會對隱藏在我們城市里的微生物感到擔心，但研究結果描繪了一幅相對安全的畫面。例如，樣本中抗菌素耐藥性基因的含量遠遠低于人體腸道或醫院樣本中的水平。

恰恰相反，梅森從中看到了機遇：公共交通系統作為一種未被探索的具有顯著生物多樣性的來源，令人敬畏和興奮。新發現的物種可能可以用于藥物研究，對城市微生物群進行大規模測繪和監測將有利于公共衛生，幫助研究人員及早發現新出現的病原體。

梅森說，直到最近，監測城市微生物群還只是一個“古怪的”想法，而且成本高得離譜。但現在，人們發現這項工作大有裨益：如果世界各地的研究人員此前對樣本中的RNA進行過分析，他們可能早已發現了新型冠狀病毒。

資料來源 Science