微生物指纹：城市的独特名片

编译 之涵

克里斯·梅森（Chris Mason）是美国威尔康奈尔医学院的一名遗传学家。当他的女儿还在蹒跚学步时，他会好奇地看着她触摸纽约地铁的物体表面。有一天，她用舌头舔了一根杆子。梅森说：“这是一种明显的微生物交换，我非常想知道发生了什么事。”

为此，他开始对交通系统中与人类共存的微生物世界进行取样。2015年，他在一项研究中发现，纽约市存在大量前所未知的物种。之后，其他研究人员与他取得联系，希望参与此项工作。迄今为止，梅森和数十名合作者已对美国巴尔的摩、哥伦比亚首都波哥大、韩国首都首尔等全球60座城市的地铁、公共汽车和有轨电车的微生物进行了研究，并发布了相关成果。他们鉴别出数千种新的病毒和细菌，并发现每个城市都有独特的微生物指纹。

利物浦热带医学院微生物学家亚当·罗伯茨（Adam Roberts）虽然没有参与这项研究，但他认为这项研究“真是不可思议”。他表示，尽管只针对单个城市或交通系统的研究规模较小，但该项目比以往任何项目都要大得多，因此能够探索新的问题。“他们所做的工作将一切关联起来，非常了不起。我认为这些数据可供未来分析之用。”

为了了解世界各地公共交通微生物群落的分布状况，梅森和他的合作者首先必须解决如何持续收集样本的问题。他们决定从公交系统的常见物体上进行取样，包括长凳、入闸机以及售票机。科学家在物体表面擦拭3分钟，这足以获得足够的DNA，同时又不至于让旁观者感到怪异。

然后，研究人员将样本带回实验室，并对DNA进行分析。他们发现，大约45%的DNA与任何已知物种均无法匹配：近11 000种病毒和1 302种细菌都属于科学界的新发现。

研究人员还发现，97%的样本含有31个相同的物种，它们构成了所谓的核心城市微生物群。超过70%的样本中还存在1 145个不同物种。与窗户等表面相比，采集自常与人接触的物体表面（比如栏杆）上的样本更有可能携带与人类皮肤有关的细菌。混合物中常见的物种是通常见于土壤、水、空气和灰尘中的细菌。

但研究人员也发现了一些分布没那么广泛的物种。他们在发表于《细胞》上的文章中称，这些物种让每一座城市都有自己独特的微生物群，这将帮助研究人员预测随机样本来自哪个城市，其准确率达到88%。例如，他们在纽约市发现了大量抑长肉杆菌。这是一种产生乳酸的细菌，非常耐受低温环境。梅森介绍说，随着研究工作更加深入，这类独特的城市指纹将来也许能够用于取证。

并未参与此项研究的科罗拉多大学博尔德分校微生物学家诺亚·菲勒（Noah Fierer）表示，此项研究的主要价值不在于研究成果，而在于可从metagraph.ethz.ch上获取开放数据。这将给其他研究人员提供深入研究新问题的机会。菲勒说：“不同的城市有不同的微生物群落，这并不奇怪。我想知道的是为什么会出现这种情况？”

研究人员在纽约地铁的入闸机上取样

梅森说，尽管有些人可能会对隐藏在我们城市里的微生物感到担心，但研究结果描绘了一幅相对安全的画面。例如，样本中抗菌素耐药性基因的含量远远低于人体肠道或医院样本中的水平。

恰恰相反，梅森从中看到了机遇：公共交通系统作为一种未被探索的具有显著生物多样性的来源，令人敬畏和兴奋。新发现的物种可能可以用于药物研究，对城市微生物群进行大规模测绘和监测将有利于公共卫生，帮助研究人员及早发现新出现的病原体。

梅森说，直到最近，监测城市微生物群还只是一个“古怪的”想法，而且成本高得离谱。但现在，人们发现这项工作大有裨益：如果世界各地的研究人员此前对样本中的RNA进行过分析，他们可能早已发现了新型冠状病毒。

资料来源 Science