微生物组是什么?定义与解析What Is a Microbiome? A Definition and Explanation - Biology Insights

硒与微生态 / 来源:biologyinsights.com美国 - 英语2025-08-28 09:00:44 - 阅读时长3分钟 - 1366字
文章系统阐释了微生物组的科学定义及其与微生物群的核心区别,深入剖析了其微生物组成、分布规律、发育过程及环境影响因素,并通过具体案例阐明了微生物组在维持人体稳态中的关键作用,为理解微生物与宿主的共生关系提供理论框架。
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微生物组是什么?定义与解析

微生物组与微生物群的区别

“微生物组”(Microbiome)与“微生物群”(Microbiota)虽常被混用,但具有明确的科学分界。微生物群特指特定环境中存在的微生物实体集合,包括细菌、病毒、真菌和古菌等。

微生物组则包含更广义的生态概念——它不仅涵盖所有微生物及其基因组(遗传物质总和),还包含其生存的环境条件。科学家通过研究微生物组的功能潜力,解析微生物携带的基因所赋予的代谢能力。

微生物组的组成结构

微生物组由多种微生物共同构建,其比例随部位差异显著,但存在核心类群:

细菌

作为肠道微生物组的主导力量,细菌的种类和功能高度分化。单细胞特性使其成为研究重点,其代谢活动(如分解膳食纤维)直接影响宿主健康。

古菌

这类与细菌形态相似的单细胞生物,在肠道和口腔中普遍存在。例如史氏甲烷短杆菌(Methanobrevibacter smithii)通过甲烷生成参与能量代谢。

真菌

包括酵母和霉菌,如存在于皮肤、口腔的念珠菌属(Candida)。其占比虽低于细菌,但对维持微生物多样性具有重要意义。

病毒

噬菌体(专性感染细菌的病毒)是微生物组的普遍成员。它们通过裂解特定菌群调节细菌种群动态,为生态系统引入复杂调控机制。

微生物组的分布特征

人体不同部位形成具有环境特异性的微生物群落:

肠道微生物组

主要定植于结肠,包含数万亿微生物,以拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)为主导。这些微生物多为专性共生菌,难以在体外独立存活。

皮肤微生物组

不同肤质区域微生物组成差异显著:油性前额以丙酸杆菌(Propionibacterium)为主,湿润的腋下则富含葡萄球菌(Staphylococcus)和棒状杆菌(Corynebacterium)。

口腔微生物组

涵盖牙体、牙龈和舌面的复杂群落,约500-700种细菌共存。这些微生物形成牙菌斑等生物膜结构,并占据牙齿表面、龈下沟等生态位。

其他部位

鼻腔、肺部和阴道等部位亦存在独特微生物组。例如健康肺部以厚壁菌门和变形菌门(Proteobacteria)为主;微生物组不仅限于人体,也广泛分布于土壤、海洋等自然生态系统。

微生物组的发育过程

人体微生物组始于出生时的定植:

自然分娩的婴儿暴露于母亲阴道和粪便微生物,形成以普氏菌(Prevotella)和乳杆菌(Lactobacillus)为主的群落;剖宫产婴儿则接触母体皮肤或医院环境微生物,如棒状杆菌和葡萄球菌。这种初始差异通常在3-5岁后趋于一致。

早期饮食显著影响群落塑造。母乳中的低聚糖作为益生元,选择性促进双歧杆菌(Bifidobacterium)增殖;配方奶喂养则导致不同微生物谱型。至3岁左右,微生物组逐步发育为稳定的成人模式。

影响微生物组的关键因素

稳定建立的微生物组仍持续受环境调控:

饮食

高纤维饮食促进有益菌发酵,产生短链脂肪酸等代谢产物;高脂高蛋白饮食则驱动菌群向不同功能方向分化。

抗生素

广谱抗生素同时杀灭致病菌与共生菌,导致微生物多样性骤降。过度使用与肠道菌群紊乱相关疾病(如艰难梭菌感染)密切相关。

生活方式与环境

地理区域、宠物接触、多人同居等行为引入外源微生物,丰富个体菌群多样性。心理压力、酒精摄入和环境毒素暴露也会持续重塑微生物组结构。

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