随着研究的深入，我们已经知道在我们的肠道中居住着几千种不同的细菌，并将其称之为肠道菌群，这些肠道细菌的变化对人类健康具有重要影响。但是我们对于这种影响仍然了解较少。
近日，来自魏茨曼研究所的科学家们在著名国际学术期刊science上发表了一项最新研究进展，他们从一个全新的角度阐述了肠道菌群对人类健康的作用。
在这项研究中，研究人员首先采用了目前菌群研究的常用方法--基因组测序--对样本中所有类型细菌的DNA进行了测序，通过测序构建了细菌种类图谱以及它们的相对丰度。但是从这些结果中，研究人员发现测序技术还可以提供另外一种信息。
领导这项研究的Segal教授指出："样本中的细菌一直在做着它们最擅长的事情：不断地对基因组进行以进行细胞分裂。因此大部分的细菌包含着不止一套基因组，比如1.5套基因组或者1.43套基因组。"大部分的菌株其基因组内都会预置"起始"和"终止"密*****，从"起始"密*****附近生成的短序列最多，而在基因组末端，最后进行的DNA序列在样本中最少。研究人员发现通过分析起始DNA和末端DNA的相对含量可以反映每一支菌株的生长速率。
研究人员对这一方法进行了验证，结果表明，通过这种方法预测的细菌生长速率与实验观察到的细菌生长速率几乎完全一致。随后，他们对人类的肠道菌群基因组数据进行了分析，发现一些细菌生长速率的特定变化与II型糖尿病相关，而另外一些变化则与炎症性肠道疾病的发生有关。
这一方法或可在未来用于疾病和病原体早期检测的诊断工具，或者用于判断益生元或抗生素治疗的效果。除此之外，科学家们还希望这一新方法的出现能够促进人类体内生态系统与人类健康的关联性研究。
DOI: 10.1126/science.aac4812
Growth dynamics of gut microbiota in health and disease inferred from single metagenomic samples
Tal Korem1,2,*, David Zeevi1,2,*, Jotham Suez3,*, Adina Weinberger1,2,*, Tali Avnit-Sagi1,2, Maya Pompan-Lotan1,2, Elad Matot1,2, Ghil Jona4, Alon Harmelin5, Nadav Cohen1,2, Alexandra Sirota-Madi6, Christoph A. Thaiss3, Meirav Pevsner-Fischer3, Rotem Sorek7, Ramnik J. Xavier6, Eran Elinav3,?, Eran Segal
Metagenomic sequencing increased our understanding of the role of the microbiome in health and disease, yet it only provides a snapshot of a highly dynamic ecosystem. Here, we show that the pattern of metagenomic sequencing read coverage for different microbial genomes contains a single trough and a single peak, the latter coinciding with the bacterial origin of replication. Furthermore, the ratio of sequencing coverage between the peak and trough provides a quantitative measure of a species' growth rate. We demonstrate this in vitro and in vivo, under different growth conditions, and in complex bacterial communities. For several bacterial species, peak-to-trough coverage ratios, but not relative abundances, correlated with the manifestation of inflammatory bowel disease and type II diabetes.
