Leveraging genomes and metagenome-assembled genomes unveils novel diversity and transmission between public transport and clinical settings in Acinetobacter
本研究表明，将来自公共交通系统的宏基因组组装基因组（MAGs）与临床分离株相结合，揭示了多种不动杆菌属（*Acinetobacter*）广泛存在的未被识别的多样性及传播证据，凸显了 MAGs 在人造环境基因组监测及其对公共卫生影响方面的关键作用。
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细菌无处不在，生活在土壤、水和我们的皮肤上，但科学家传统上通过在实验室的培养皿中培养它们来进行研究。这种方法对某些类型的细菌很有效，但对于许多在自然环境中难以或无法生长之外的其他细菌则会失效。因此，我们对微生物世界的理解向那些能在培养皿中茁壮成长的少数物种倾斜，从而在对其他物种的认知上留下了巨大的空白。为了填补这些空白，研究人员现在使用一种称为宏基因组学（metagenomics）的技术，该技术涉及直接从环境样本中读取遗传物质，而无需先培养这些生物。通过将这些遗传片段拼接起来，他们可以重建从未见过的细菌的完整基因组。这种方法对于追踪细菌如何在不同环境之间移动（例如从外部世界进入医院）以及理解它们如何获得抗生素耐药能力（一个日益严重的公共卫生威胁）尤为重要。
一个研究小组着手探索这个被忽视的微生物世界的特定角落：全球城市中的公共交通系统。虽然医院是危险细菌的已知储库，但目前尚不清楚同样的生物是否也隐藏在地铁、巴士和火车中，以及如果是这样，它们是否在这些公共空间与临床设置之间移动。科学家们分析了涵盖 19 个国家、128 个城市（包括纽约、伦敦和东京等主要枢纽）的 15 个不同项目的遗传数据。通过这些样本，他们重建了 839 个部分基因组，即宏基因组组装基因组（metagenome-assembled genomes），这些基因组代表了生活在这些交通系统中的细菌的遗传蓝图。他们将详细分析的重点放在了 269 个高质量基因组上，这些基因组属于名为不动杆菌属（Acinetobacter）的 20 多种不同细菌物种。虽然其中一种物种——鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）因引起医院感染而闻名，但研究人员发现，公共交通系统主要由另外五种研究较少的物种占据：A. nosocomialis、A. ursingii、A. radioresistens、A. schindleri 和 A. variabilis。
研究表明，这些存在于公共交通中的细菌不仅仅是随机的访客；它们代表了丰富且此前隐藏的多样性。当研究人员将地铁中发现的细菌与医院中发现的细菌进行遗传组成对比时，他们发现地铁中的细菌增加了显著的新遗传多样性。对于包括 A. variabilis 在内的一些物种，纳入这些基于交通工具的基因组使已知的遗传多样性增加了 90% 以上。此外，这些细菌携带了数千个在实验室培养版本中从未见过的基因。这表明，如果仅仅依赖于那些可以在培养皿中生长的细菌，科学家就会错过这些生物所拥有的很大一部分遗传工具箱。分析显示，在所研究的五种物种中有四种，公共交通中的细菌在遗传上与医院中的细菌几乎完全相同，两者之间没有明显的遗传界限。这表明这些细菌正在城市交通系统和医疗设施之间自由移动，很可能是由乘客和工作人员携带的。
除了追踪这些细菌的来源外，研究人员还调查了这些生物携带哪些类型的抗生素耐药基因。他们发现，公共交通中的细菌携带可以使其产生耐药性的基因，包括保护其免受磺胺类药物和氨基糖苷类药物影响的基因。然而，该研究也强调了科学家通常搜索这些耐药基因时的一个局限性。当研究人员仅查看重建的基因组时，发现的耐药基因远少于使用另一种方法（即扫描整个环境样本并将其结果与已知细菌基因组进行匹配）的结果。这种替代方法在某些情况下揭示了多达七倍的耐药基因。研究结果表明，虽然重建的基因组对于理解细菌的进化历史和多样性非常出色，但它们可能会低估抗生素耐药性的全面威胁。在某些物种中，交通细菌的耐药特征与医院中的细菌无法区分，而在另一些物种中，则存在明显的差异。最终，这项工作证明了公共交通系统是细菌多样性和传播的活跃枢纽，并且将新的遗传重建方法与传统分析相结合，对于全面了解这些“隐形乘客”对人类健康构成的风险至关重要。
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