微生物組學(xué)？微生物組學(xué)技術(shù)包括全長(zhǎng)16S分析流程、宏基因組測(cè)序等，組裝和去除宿主DNA是為了更好地研究和分析非宿主微生物的基因組信息。組裝后進(jìn)行序列比對(duì)計(jì)算時(shí)間更少，可以重建基因組，目前二代測(cè)序的序列讀長(zhǎng)比較短。去除宿主DNA是為了更好地研究和分析非宿主微生物的基因組信息，從而深入了解微生物的功能和相互作用。那么，微生物組學(xué)？一起來了解一下吧。
在探討微生物組學(xué)之前，我們先來理解一下“組”和“組學(xué)”的概念。所謂“組”是指生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)某一類研究對(duì)象的總稱，而“組學(xué)”則代表了對(duì)這類對(duì)象進(jìn)行全面系統(tǒng)研究的學(xué)科。由此可知，微生物組學(xué)是對(duì)某一特定環(huán)境中所有微生物的系統(tǒng)性研究，以及它們之間的相互作用。具體而言，微生物組學(xué)研究的是某一特定環(huán)境（例如人體內(nèi)部）中所有微生物的集合，包括它們的DNA序列等遺傳信息。
以人體為例，人體內(nèi)部的微生物集合體被稱為人體微生物組。人體微生物組不僅包括了各種細(xì)菌、病毒和真菌，還涵蓋了它們的遺傳信息。通過研究這些微生物及其遺傳信息，科學(xué)家們可以揭示微生物與人體健康和疾病之間的關(guān)系。微生物組學(xué)研究不僅可以幫助我們理解人體微生物群的多樣性和組成，還可以揭示微生物之間的相互作用以及它們?nèi)绾斡绊懭梭w健康。
微生物組學(xué)的重要性還在于它能夠幫助我們理解微生物群落的生態(tài)學(xué)特征，包括微生物之間的相互作用、微生物與宿主之間的關(guān)系以及微生物群落的動(dòng)態(tài)變化。這些研究對(duì)于理解微生物如何影響人體健康和疾病具有重要意義。微生物組學(xué)的研究還能夠?yàn)殚_發(fā)新的治療方法和預(yù)防策略提供科學(xué)依據(jù)。
研究微生物組學(xué)的方法通常包括微生物培養(yǎng)、分子生物學(xué)技術(shù)、生物信息學(xué)分析等。
揭示生命的新維度：微生物組，個(gè)體還是生態(tài)系統(tǒng)？
當(dāng)談?wù)撐⑸锝M，我們首先要理解“組”與“組學(xué)”的核心概念。在生物學(xué)的廣闊領(lǐng)域中，"組"不僅是一個(gè)研究對(duì)象的集合，更是深入剖析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系的基石。而"組學(xué)"，則是這種深入研究的科學(xué)方法論，它揭示的是復(fù)雜系統(tǒng)中的微觀世界。
微生物組，顧名思義，就是對(duì)特定環(huán)境中所有微生物的綜合研究，這個(gè)環(huán)境可以是人體內(nèi)的微觀世界。它不僅僅關(guān)注單一微生物，而是涵蓋了它們的DNA序列，遺傳信息，以及這些微小生命體之間微妙的互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。換句話說，微生物組就是我們體內(nèi)那個(gè)看不見的、卻對(duì)生命活動(dòng)至關(guān)重要的生態(tài)系統(tǒng)。
讓我們回到歷史的長(zhǎng)河中，19世紀(jì)，科學(xué)家們提出了一個(gè)看似荒謬但后來被證明具有革命性的理論——疾病并非源于不良衛(wèi)生和惡臭氣體，而是由肉眼無法察覺的微生物引發(fā)。那些先驅(qū)者們，通過創(chuàng)新的無菌培養(yǎng)技術(shù)、顯微鏡的改進(jìn)，一步步驗(yàn)證了這一“微小病原論”。如今，21世紀(jì)的生物學(xué)家又提出了一個(gè)看似異想天開的理論：人類并非獨(dú)立實(shí)體，而是依賴于億萬個(gè)微生物構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)。新一代的研究者們，通過創(chuàng)新的采樣策略、基因測(cè)序技術(shù)和數(shù)據(jù)分析，正在逐步證明這個(gè)“微生物組學(xué)生命觀”的可能性。
微生物組學(xué)是指研究動(dòng)植物體上共生或病理的微生物生態(tài)群體。微生物組包括細(xì)菌、古菌、原生動(dòng)物、真菌和病毒。研究表明其在宿主的免疫、代謝和激素等方面非常重要。
圖中展示了微生物組在人類生活的方方面面(圖片鏈接見文末)
常見的英文詞匯有microbiota, metagenome, microbiome這三個(gè)。想要成為專業(yè)人士，先讀讀 《Microbiota, metagenome, microbiome傻傻分不清》 。
人體表微生物組(圖片原始鏈接見文末)
人體內(nèi)有兩個(gè)基因組，一個(gè)是從父母那里遺傳來的人基因組，編碼大約2.5萬個(gè)基因；另一個(gè)則是出生以后才進(jìn)入人體、特別是腸道內(nèi)的多達(dá)1000多種的共生微生物，其遺傳信息的總和叫“微生物組”，也可稱為“宏/元基因組”，它們所編碼的基因有100萬個(gè)以上。兩個(gè)基因組相互協(xié)調(diào)、和諧一致，保證了人體的健康。因此，在研究基因與人體健康關(guān)系時(shí)，一定不能忽略共生微生物基因的研究。
科普中國：人類微生物組計(jì)劃，6分鐘帶你讀懂微生物組
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人體腸道內(nèi)上千種微生物組是人體微生物組的主體。
微生物宏基因組學(xué)是一種研究微生物群落的基因組總和的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠同時(shí)分析多種微生物，包括那些難以培養(yǎng)的微生物，還能夠提供關(guān)于微生物多樣性、功能和進(jìn)化等詳細(xì)信息。更重要的是，它有助于識(shí)別與特定疾病相關(guān)的微生物。然而，這種方法也存在一些挑戰(zhàn)。首先，由于需要處理大量的數(shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)分析方面面臨著較大的困難。其次，進(jìn)行這項(xiàng)研究需要大量的計(jì)算資源支持。此外，測(cè)序過程中可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，而這些錯(cuò)誤在注釋過程中也難以完全避免。這可能會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。
微生物宏基因組學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于其廣泛的應(yīng)用范圍。通過這種方法，科學(xué)家們可以全面了解微生物群落的構(gòu)成和功能，這對(duì)于揭示微生物與人類健康之間的關(guān)系至關(guān)重要。例如，通過分析人體腸道中的微生物群落，研究人員可以探索這些微生物如何影響人體的免疫系統(tǒng)和代謝過程。同時(shí)，這種方法也為研究人員提供了一種新的工具，用于識(shí)別與特定疾病相關(guān)的關(guān)鍵微生物。
盡管微生物宏基因組學(xué)具有許多優(yōu)勢(shì)，但其缺點(diǎn)也不容忽視。首先，由于數(shù)據(jù)量龐大，分析過程變得復(fù)雜且耗時(shí)。處理這些數(shù)據(jù)需要強(qiáng)大的計(jì)算能力和高效的數(shù)據(jù)分析算法。其次，測(cè)序錯(cuò)誤和注釋錯(cuò)誤可能會(huì)影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在進(jìn)行微生物宏基因組學(xué)研究時(shí)，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性至關(guān)重要。
微生物組學(xué)研究人體表面及與外界相通的腔道內(nèi)的微生物群落，數(shù)量與基因數(shù)遠(yuǎn)超人體細(xì)胞，對(duì)維持人體內(nèi)平衡、參與重要生理反應(yīng)起關(guān)鍵作用。微生物群落失衡可能引發(fā)疾病，而人體微生物組及其基因組是人體不可或缺的組成部分。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人體微生物組在健康與疾病中的角色日益突出，16S rRNA、宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄組等組學(xué)技術(shù)在微生物多樣性研究中發(fā)揮重要作用。
16S rRNA位于原核細(xì)胞核糖體小亞基上，長(zhǎng)度約為1542bp，包含9個(gè)可變區(qū)和10個(gè)保守區(qū)。保守區(qū)在細(xì)菌間差異不大，高變區(qū)具有屬或種的特異性，隨親緣關(guān)系不同而有一定差異。因此，16S rRNA可以作為揭示生物物種特征的核酸序列，被認(rèn)為是細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育和分類鑒定的指標(biāo)。16S rRNA擴(kuò)增子測(cè)序通常選擇某個(gè)或某幾個(gè)高變區(qū)，利用保守區(qū)設(shè)計(jì)通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，然后對(duì)高變區(qū)進(jìn)行測(cè)序分析和菌種鑒定。
OTU（Operational Taxonomic Units）是系統(tǒng)發(fā)生學(xué)和群體遺傳學(xué)研究中的分類單元標(biāo)志，通常以97%相似性閾值劃分序列。每個(gè)OTU被視為一個(gè)微生物物種，一般來說97%相似度聚類為一個(gè)OTU，每個(gè)OTU對(duì)應(yīng)一個(gè)種/屬。樣品中的微生物多樣性和不同微生物的豐度都是基于對(duì)OTU的分析。
以上就是微生物組學(xué)的全部?jī)?nèi)容，培養(yǎng)不同。微生物培養(yǎng)組學(xué)是一種新興的微生物學(xué)研究方法，其基本思想是通過培養(yǎng)不同的微生物菌株，利用高通量分析技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，從而探究微生物菌株之間的差異和相似性，以及在不同環(huán)境下的生物學(xué)特性，而傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)所培養(yǎng)的微生物是病菌、細(xì)菌、放線菌、真菌等，屬于生物培養(yǎng)的一種。內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng)，信息真?zhèn)涡枳孕斜鎰e。如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。
