微生物研究領(lǐng)域在過(guò)去的幾十年里發(fā)展迅速，已經(jīng)成為一個(gè)重大的科學(xué)和公眾利益的話題。然而我們對(duì)“微生物組”一詞缺乏一個(gè)公認(rèn)的明確定義。

從微生物到微生物群落的歷史

許多技術(shù)發(fā)明推動(dòng)了微生物的研究，導(dǎo)致我們對(duì)健康和疾病的理解發(fā)生了范式轉(zhuǎn)變。

顯微鏡的發(fā)明，讓我們得以發(fā)現(xiàn)一個(gè)全新的未知的微生物世界。

羅伯特·科赫（Robert Koch）對(duì)由于微生物感染而導(dǎo)致的人類和動(dòng)物疾病起源的解釋以及病原性概念的發(fā)展是微生物學(xué)的重要里程碑。

DNA的發(fā)現(xiàn)，測(cè)序技術(shù)，PCR和克隆技術(shù)的發(fā)展使人們能夠使用與培養(yǎng)無(wú)關(guān)，而是基于DNA和RNA的方法研究微生物群落。

這些新的可能性徹底改變了微生物生態(tài)學(xué)，因?yàn)橐愿咄康姆绞竭M(jìn)行基因組和宏基因組分析提供了有效的方法來(lái)解決單個(gè)微生物以及整個(gè)自然棲息地中整個(gè)群落的功能潛能。

多項(xiàng)綜述已強(qiáng)調(diào)了結(jié)合多種“組學(xué)”技術(shù)分析宿主微生物相互作用的巨大潛力和巨大潛力。

微生物組定義

通常將微生物群落定義為生活在一起的微生物的集合。更具體地說(shuō)，微生物群落被定義為多物種集合，其中（微生物）有機(jī)體在連續(xù)的環(huán)境中彼此相互作用。

微生物組的首次定義

1988年，Whipps及其同事研究了根際微生物的生態(tài)學(xué)，首次定義了微生物組。他們將“微生物組”描述為“微生物”和“生物組”的組合，并在“具有明確的理化特性的合理定義的棲息地”中將“特征微生物群落”命名為“活動(dòng)劇場(chǎng)”。

該定義代表了微生物群落定義的實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，因?yàn)樗x了具有不同特性和功能的微生物群落及其與環(huán)境的相互作用，從而形成了特定的生態(tài)位。

微生物組的常用定義

但是，在過(guò)去的幾十年中，還發(fā)布了許多其他的微生物組定義。當(dāng)前最常引用的定義是Lederberg將生態(tài)環(huán)境中的微生物群落描述為生物體空間或其他環(huán)境中的共棲，共生和致病微生物群落。

Marchesi和Ravel集中在對(duì)特定環(huán)境下的基因組、微生物(和病毒)基因表達(dá)模式和蛋白質(zhì)組以及生物和非生物條件的定義。所有這些定義暗示著宏觀生態(tài)學(xué)的一般概念可以很容易地應(yīng)用于微生物-微生物以及微生物與宿主的相互作用。

然而，這些為大型真核生物開(kāi)發(fā)的概念在多大程度上可應(yīng)用于原核生物，這些原核生物具有不同的生活方式，如休眠，表型變異和水平基因轉(zhuǎn)移以及目前尚不清楚的微型真核生物。這就提出了一個(gè)挑戰(zhàn)，即要考慮一種全新的微生物組生態(tài)學(xué)概念生態(tài)模型和理論體系，特別是在微生物相互之間以及與宿主生物和非生物環(huán)境相互作用的不同層次上。

許多當(dāng)前的定義未能捕捉到這種復(fù)雜性，并且將術(shù)語(yǔ)“微生物組”描述為僅涵蓋微生物的基因組。 例如，Merriam Webster發(fā)布平臺(tái)提出了兩種微生物組定義：一種描述宏基因組，另一種是微生物群落，但仍然無(wú)法將宿主和環(huán)境作為微生物組的整體生態(tài)成分而不是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體來(lái)捕獲。

微生物組成員

微生物群包括形成微生物組的所有活的成員。 下表解釋了這兩個(gè)詞源的詞源學(xué)和差異。細(xì)菌，古細(xì)菌，真菌，藻類和小的原生生物應(yīng)被視為微生物組的成員。大多數(shù)微生物組研究人員都同意這一定義。

噬菌體，病毒，質(zhì)粒和移動(dòng)遺傳元件的整合是微生物組定義中最具爭(zhēng)議的問(wèn)題之一。 參與者在“微生物組定義”在線調(diào)查中的評(píng)論也證實(shí)了這一點(diǎn)。 受訪者對(duì)病毒和噬菌體是否應(yīng)屬于微生物組這一問(wèn)題的回答沒(méi)有給出明確的答案，并且從“無(wú)論如何”延伸到“絕對(duì)沒(méi)有”。

關(guān)于來(lái)源于死細(xì)胞的細(xì)胞外DNA（所謂的“遺留DNA”）是否屬于微生物組還沒(méi)有明確的共識(shí)。在更廣泛的生境分析中，殘留DNA最多可占土壤中測(cè)序DNA的40％，平均占細(xì)菌總DNA的33％，在某些樣品中最高比例為80％。

有意思的是，盡管它非常豐富且無(wú)處不在，但遺留DNA對(duì)分類學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的估計(jì)影響很小。 當(dāng)使用特定術(shù)語(yǔ)時(shí)，微生物組和微生物群之間的清晰區(qū)分有助于避免有關(guān)微生物組成員的爭(zhēng)議（下圖）。微生物群通常被定義為存在于特定環(huán)境中的活微生物的集合。由于噬菌體，病毒，質(zhì)粒，病毒，類病毒和游離DNA通常不被視為活微生物，因此它們不屬于微生物群。