摘要
微生物组是生活在另一个生物体上或体内的微生物的集合。人类微生物组受到了很多关注，但事实上，每一种生物都有一个微生物群落，这些微生物群落可能是有益的——甚至是至关重要的——有时是有害的。在这项研究中，我们研究了金枪鱼的微生物组，以确定生长在金枪鱼体内的特定细菌，以及微生物组是否因金枪鱼的类型、所处的海洋或器官而变化。我们发现，由于饮食习惯的不同，肠道微生物组因物种而异，而皮肤微生物组则因环境而异，并与周围海水中的细菌有关。可导致人类食物中毒的细菌集中在金枪鱼的肠道和肝脏中，这凸显了在食用这种鱼之前去除器官的重要性。金枪鱼是世界上食用最广泛的鱼类之一。
微生物群的秘密世界
虽然细菌细菌作为使我们生病的生物体有着坏名声，我们现在知道，细菌对人类健康和其他动物的健康至关重要，无论是在海里还是海里。人体的肠道、口腔、鼻子、肺、肾脏、肝脏甚至皮肤表面都有肉眼看不到的细菌!虽然有些细菌确实会导致疾病，但许多细菌对它们所生活的生物体即使不是必需的，也是极其有用的——在消化、免疫系统、行为等方面发挥作用。1］．所有这些细菌，还有其他的微生物比如病毒，古生菌(原始单细胞生物)和真菌，组成了所谓的微生物组，意思是“小型居住社区”。
近年来，微生物组受到了很多关注。科学家们已经开始认识到，生物不仅仅是一个个体，而是一个复杂的生物群落。研究动物的微生物群很有趣，原因有几个。首先，它让我们了解微生物本身——它们很小，但非常有趣——以及它们与其他生物的相互作用。其次，研究微生物群可以让我们识别出哪些微生物对食用含有这些微生物的动物的人是危险的。这就是为什么研究人员追踪动物(包括鱼类)中微生物的存在，这些动物最终出现在我们的盘子里。
还有很多谜团。例如，所有的生物都有自己特定的微生物群吗?一个生物体的身体各处都有相同的细菌吗?男性和女性的微生物群不同吗?微生物群会随着动物生活的地方而变化吗?这些都是我们在研究海洋顶级捕食者之一时想要回答的问题——人类大量食用的一种动物:金枪鱼!
在世界上许多沿海国家，金枪鱼是收入和食物的主要来源。有时金枪鱼会使人类食物中毒，这是由产生有害化合物的细菌引起的组胺，会引起人体不适的反应[2］．了解这些细菌在金枪鱼体内的位置以及它们如何导致组胺在鱼肉中积聚是防止人们生病的第一步。
为了揭开金枪鱼微生物群的奥秘，我们集中研究了两种最广泛食用的金枪鱼:黄鳍金枪鱼和鲣鱼。虽然生物体的微生物组包含多种类型的微生物，但我们的研究只关注一种类型:细菌。
钓鱼时间到了!
首先，我们需要鱼。所以，我们和当地的专业渔民一起，在象牙海岸(大西洋)和留尼汪岛(印度洋)附近的水域捕获了48只鲣鱼和黄鳍金枪鱼。图1)．我们的目标是检查生活在金枪鱼皮肤和两个重要器官(肠道和肝脏)上的细菌。这些器官都参与消化，但肝脏也有其他功能，如清除血液中的毒素和产生许多对健康至关重要的化学物质。一旦鱼被捕获，打晕(以减轻压力)并被杀死，我们就用棉球擦拭它们的皮肤以收集粘液——鱼皮上覆盖着一层粘液，保护鱼不受外部环境的影响。然后这些鱼被放在冰上，直到我们回到实验室。
- 图1 -我们研究的不同方法步骤，从两个海洋的金枪鱼取样，到通过DNA测序确定生活在它们皮肤、肠道和肝脏上的细菌。
在实验室里，我们解剖了金枪鱼，去除消化道，收集肠道内容物，并切下一小块肝脏，这样我们就可以寻找微生物的存在。然后，渔民们把这些肉卖到当地市场，或者用来养活他们的家人。金枪鱼是一种珍贵的资源，它没有被浪费!当我们在海上时，我们也对海水进行采样，这样我们就可以将水中的细菌与金枪鱼样本中的细菌进行比较，看看细菌是否通过鱼类生活的水传播给它们。
由于微生物如此之小，必须使用先进的技术来识别它们的存在。为了检查皮肤、肠道、肝脏和海水样本中存在哪些类型的细菌，我们研究了细菌DNA，其中包含了所有细菌的遗传信息。首先，我们用化学物质处理组织样本，以去除细菌细胞中的DNA。然后我们将DNA放入一台叫做测序仪的机器中，它可以像条形码一样读取遗传信息。然后，我们将我们的DNA样本与细菌DNA数据库进行比较，这使我们能够确定我们的样本中存在哪些类型的细菌(图1)．
一船细菌
我们发现金枪鱼皮肤含有2000多种不同的细菌——如果你喜欢金枪鱼，也许你不想听到这些!金枪鱼内脏大约有800种。我们对这一发现并不感到惊讶，因为这种多样性此前已经在人类和其他动物身上表现出来。记住，许多细菌是完全无害的。然而，我们不知道肝脏会发生什么。我们惊奇地发现肝脏中也有大约800种细菌!这些结果非常有趣，因为它们表明，就像皮肤和肠道一样，肝脏是体内细菌的重要储存库。这在金枪鱼中从未被观察到。
我们还发现，每个器官都有其他器官中没有的细菌(图2)．这些不同种类的细菌似乎参与了每个器官的特定功能——帮助肠道消化食物，帮助肝脏清除体内的废物，帮助皮肤充当保护罩。
- 图2 -生活在金枪鱼肠道、肝脏和皮肤中的细菌多样性的代表，有些是三者共同的，有些是每个器官所特有的。
我们还发现，在这三个器官中都存在一些细菌，这表明某些微生物可以从一个器官转移到另一个器官。这对于肠道和肝脏来说并不奇怪，因为它们是由循环系统连接的。在海水样本中发现的几种细菌也在鱼皮上发现，这告诉我们，水中的某些细菌可以生活在海洋动物的表面。
比较在科学中是极其重要的。这就是为什么我们测试了来自两个海洋的两种金枪鱼(包括雄性和雌性)，以及来自两个海洋的海水样本。这些数据让我们看到了两种金枪鱼，鲣鱼和黄鳍金枪鱼，是否拥有相同的微生物组，微生物组是否会随着鱼类生活的地方而变化，以及性别是否与微生物组的差异有关。
什么对微生物真正重要?
比较我们的数据发现了几个有趣的发现(图3)．首先，我们发现在这两种海洋中，雄性和雌性金枪鱼的微生物群落没有差异。事实上，雌性和雄性金枪鱼之间只有一些区别:它们长得一样，吃同样的食物，生活在同样的地方，基本上有相同的生活方式。所以微生物真的不在乎性别!
- 图3 -金枪鱼肠道、皮肤和肝脏微生物群中细菌群落的比较，取决于性别、物种和采样地点。
- 绿色标记表示显著差异，而红色叉表示无差异。
当我们仔细观察每个器官时，我们确实观察到了微生物组的差异:例如，鲣鱼和黄鳍金枪鱼的肠道微生物组彼此非常不同。这是有道理的，因为这两个物种有着截然不同的生活方式。黄鳍金枪鱼可以长到2米(6.5英尺)长，而鲣鱼只有它的一半大，所以黄鳍金枪鱼可以在海洋中游得更深，找到更多类型的猎物。鲣鱼更靠近海洋表面，那里的食物选择较少。生活在大西洋的黄鳍金枪鱼(或鲣鱼)和生活在印度洋的金枪鱼肠道微生物群落没有区别，所以我们可以得出结论，肠道微生物群落更多地取决于鱼吃什么，而不是鱼生活在哪里。
当我们观察皮肤时，情况正好相反:鲣鱼和黄鳍鱼的皮肤微生物群相同，但在两个海洋中捕获的鱼类之间存在巨大差异。鱼的皮肤与海水直接接触，它是动物和环境之间的“交换区”。这告诉我们，生活在金枪鱼皮肤上的细菌更依赖于外部条件，而不是它们的宿主。皮肤微生物组样本与海水样本具有许多相同的细菌种类，这一事实证实了这一点。对于皮肤微生物群来说，只有位置才重要!
在肝脏中，情况更为复杂，没有观察到明显的趋势。似乎海洋和物种都影响生活在肝脏中的细菌，但还需要更多的研究来解开这个谜团。
查明有害细菌
那么，关于能导致人类食物中毒的细菌，我们的研究告诉了我们什么?正如我们提到的，一些细菌可以产生一种叫做组胺的化合物。当食物储存在低温下时，组胺的产生是有限的，但如果鱼不新鲜或没有保持足够冷，吃鱼会导致组胺中毒。这可能会导致皮疹、呕吐和腹泻，在最极端的情况下，甚至需要住院治疗。组胺不会被烹调破坏——它几乎是坚不可摧的。那么，我们是否在我们研究的金枪鱼中发现了有害的、产生组胺的细菌?的确，我们做了，它们在金枪鱼的内脏和肝脏中特别丰富和多样化。这就是为什么除了保持鱼的低温，在烹饪和食用鱼之前，把鱼的内脏取出来是非常重要的!
结论
我们的研究证实了对其他动物的研究结果，即微生物存在于每一种生物中，包括海洋中的生物，并且微生物可以对与它们相互作用的动物产生重大影响——有时是积极的，有时是消极的。DNA测序等新技术使科学家能够识别微生物组中存在的微生物，并更好地了解它们的重要作用。
几千年来，人们一直试图通过发现以前未知的环境、物种和现象来了解世界。就像我们的祖先分析和调查他们的世界一样，今天的研究人员有一个巨大的微生物群落的新世界要探索——一个刚刚开始的研究领域。微生物组仍有许多秘密有待揭示。
术语表
细菌：↑地球上几乎到处都有微生物。有些是危险的，会引起感染，但其他的是生命所必需的——例如，肠道中的细菌有助于消化食物。
微生物：↑小到肉眼看不见的有机体。微生物，包括细菌、病毒、古生菌和真菌，是地球上数量最多的生物，在空气中、水中随处可见，与所有生物都有联系。
古生菌：↑显微镜下的单细胞生物，通常在极端环境中发现。古生菌最初被认为是细菌，因为它们有许多共同的特征，但现在它们被认为是生命的另一个领域。
微生物组：↑微生物群落存在于活的有机体中的微生物群落我们的研究主要集中在细菌上，所以我们用“微生物组”来指代器官中的细菌。
组胺：↑一种由金枪鱼和其他鱼类体内某些细菌产生的化学物质。人体摄入组胺会引起过敏反应，症状包括腹泻、呕吐、发红、瘙痒和发烧。
DNA：↑DNA存在于地球上的每一个生物体中，是一种携带该生物体遗传指令的分子。每个物种的DNA分子序列都是独一无二的。
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。
原文
↑加多因，E.，德努斯，C.，罗克·德·奥伯卡斯特尔，E.，布维耶，T.，奥古特，T.，达贡恩，L.等，2022。捕捞热带金枪鱼的微生物群。微生物生态。doi: 10.1007 / s00248 - 022 - 02096 - 4
参考文献
[1]↑赵，I.和布拉泽，M. J. 2012。人类微生物组:在健康和疾病的界面。Nat. Rev. Genet。13:260 - 70。doi: 10.1038 / nrg3182
[２]↑亨格福德，2010年。鲭鱼中毒:综述。Toxicon56:231-43。doi: 10.1016 / j.toxicon.2010.02.006