震惊！Cell：人肠道中鉴定出14万种病毒
肠道包含着大量的微生物，它们栖息于不同的生态位，在彼此以及与人类细胞之间形成复杂的相互作用网络。除了细菌之外，数十万种被称为噬菌体的病毒也生活在那里，它们依靠感染细菌延续自身，研究人员认为，并非所有病毒都是有害的，而是肠道生态系统的一个组成部分。
世界上最著名的基因组测序研究中心之一的Wellcome Sanger研究所的 Trevor D. Lawley 等人在 Cell 杂志发表了题为： Massive expansion of human gut bacteriophage diversity 的研究论文。 通过分析人类肠道宏基因组和肠道细菌参考基因组的数据集，构建人肠道噬菌体数据库（GPD），并分析噬菌体的多样性和世界范围内的分布。
01、构建肠道噬菌体数据库（GPD）
本研究针对来自全球的28060份宏基因组和2898个肠道细菌基因组数据分析其中噬菌体序列，利用VirFinder和VirSorter筛选到4500万个contig，通过“machine-learning approach”过滤可移动遗传元件（MGE），并利用基因密度和假想蛋白质分数来区分质粒和整合性接合元件(ICE)中的噬菌体从而提高序列集的质量，最终通过95%的ANI值进行序列过滤，得到142809个肠道噬菌体序列，构建了迄今为止最完整的人类肠道噬菌体数据库(GPD)，通过CheckV评估，组装的噬菌体基因组中，9.4%达到完整水平，19.6%为高质量基因组。与其他肠道噬菌体数据库（IMG/VR、GVD、refSeq）相比，GPD中噬菌体基因组中值为~31 kb，是其他数据库的2-3倍。根据序列相似度≥90%＆覆盖度≥75%构建病毒群体（VCs）。
02、肠道噬菌体的宿主分配及范围
通过收集2898个高质量的人类肠道细菌分离体基因组，预测每个噬菌体预测最可能的细菌宿主，通过在原始集合中分析原噬菌体以及 CRISPR spacers，我们将40932个GPD噬菌体与2157个菌株关联起来。共现性分析发现在92%的时间里，噬菌体与其预测的宿主同时存在于同一个宏基因组样本中。在人肠道常见的四种菌门中 （Firmicutes,Bacteroidetes, Proteobacteria, and Actinobacteriota ） ， GPD噬菌体更倾向于感染Firmicutes。
03、生活方式与全球肠道噬菌体分布密切相关
针对GDP中的28060个宏基因组进行分析，通过计算样本间的Jaccard距离，发现北美、欧洲和亚洲的噬菌体组成与非洲和南美样本具有显著差异。推测人体肠道噬菌体的组成模式与人类生活方式差异息息相关，如城市和农村不同的生活方式会造成肠道噬菌体组成的差异，人体肠道微生物群落中的细菌组成也会影响噬菌体组成，普氏菌科细菌（Prevotellaceae bacteria）在生活在农村的人体肠道中更为常见，而拟杆菌类细菌（Bacteroides）在生活在城市的人体肠道中更为常见，基于噬菌体的宿主溯源数据发现，非洲和南美宏基因组样本中Prevotellaceae 家族的比例明显高于北美、欧洲、亚洲和澳大利亚；相反，拟杆菌噬菌体在北美、欧洲、亚洲和澳大利亚的人肠道微生物群中明显更为普遍。
04、全球280个噬菌体VCs的分布
crASS家族包括10个属，具有明显的全球分布性，所以我们推测VCs也具有全球性，通过分析得到280个至少在五大洲中发现的VCs。在这280个VCs中，有119个属于尾病毒目，其中有10个属于短尾噬菌体科、28个属于肌尾噬菌体科和43个长尾噬菌体科。全球分布的VCs-宿主网络图中发现，普雷沃菌属与37个VCs密切相关，其次粪杆菌属和罗斯氏菌属。同时还发现全球分布的噬菌体比在单一大陆发现的噬菌体分类跨度更大，说明VCs的宿主范围广泛有助于它们在人类中流行。
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