PNAS：微生物组分析揭示人类皮肤的独特性

表1. 人类和非人类动物皮肤菌群的指示种分析

人的皮肤微生物组显著不同于除一些被驯化的食肉目宠物以外的其它非人类哺乳动物（图1）。此外，从多样性来看，人类皮肤的微生物组多样性也显著低于其它哺乳动物，这可以从已明确的OTU数量、香农指数等参数看出来（图2）。这与之前基于五种灵长动物的研究结果一致。而袋鼠目、翼手目、啮齿目和非人类灵长动物皮肤微生物组成则非常相似，在图中混合在一起。随后的多元置换方差分析则显示宿主是否为人是决定微生物组落组成最关键的影响因子。因为人类近期才从非灵长类动物分化出来，演化历史较短（如：猩猩已有12 – 15百万年的演化历史，而狒狒则有21 – 25百万年的演化历史），这些研究结果表明现代人的活动，如大量时间地停留在室内、频繁洗澡、穿衣等都可能影响皮肤微生物组的多样性和组成。非人类哺乳动物部分较高的多样性可能归因于旅居类微生物组的增加。而之前对与世隔绝的印第安人的研究则发现生活方式的改变，如生活在户外，会有较高的皮肤微生物多样性。这进一步支持现代的人类活动可能快速改变皮肤微生物组组成。

图2. 箱线图展示哺乳动物10目和人类皮肤微生物组的OTU数量和Shannon指数差异

目级分类地位和宿主地理分布影响哺乳动物皮肤微生物组

使用多元置换方差分析检验哺乳动物的分类地位、身体部位和地理分布对皮肤微生物组的影响作用，结果发现哺乳动物的目级分类地位是影响最大的因子，其次是地理分布（图3）。同样，研究者们也使用随机森林分析来检验内在因子和外在因子在影响菌群组成上的作用。同样，目级水平分类的正确率远远高于科、属和种级水平。

图4. 基于FAPROTAX数据库预测菌群的功能。*表示人类和非人类具有显著的差异。

基于分类的功能预测是阐明皮肤微生物组生化过程如何影响宿主皮肤健康的第一步。肠道微生物组研究取得了许多进展，表明胃肠道内的微生物可以影响消化，并为宿主提供其自身无法合成的维生素和氨基酸，进而通过胃-脑轴影响神经系统的功能。虽然目前尚不清楚皮肤微生物组的生物化学过程如何影响其宿主，但确定哪些过程发生在皮肤上是理解这些微生物功能如何影响皮肤健康的第一步。未来使用宏基因组测序的研究可能有助于确定这些预测的保守微生物功能中哪些是哺乳动物皮肤的核心功能，而哪些是不同宿主物种之间变化的功能。

奇蹄类和偶蹄类明显的系统发育共生现象

系统发育共生可能导致系统发育关系近的动物类群有相似的微生物组。这可以通过Robinson–Foulds 和 matching-cluster 的值来预测，它们比较了两棵系统发育树之间的相关性。 值为0表示两棵树相似，而值为1则表示两棵树不相关。而matching-cluster因为考虑了整个树上的不同支系，因而比Robinson–Foulds 更具统计学的可靠性，因而得出的值在0-1之间有较大的变异范围。先前的研究表明，微生物组落的变化与昆虫体内宿主的进化相匹配，99%的OTU聚类阈值更为明显。本研究采用Bray-Curtis、末权重和权重UniFrac距离方法，基于进行97%和99%阈值的比较。

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