导语
肠道微生物组与地理、生活方式、遗传和环境等因素的关联备受关注，大规模研究虽有成果，但多聚焦于高收入人群，其结果难以推广到其他人群。低收入和中等收入国家（LMICs）占世界人口约84%，针对LMICs的专项研究发现，微生物组与传染病存在关联，且LMICs人群与高收入国家（HIC）人群的微生物组组成存在差异，也有多项研究对低收入和中等收入国家儿童早期的微生物组进行营养不良相关的研究。但是在LMICs人群在肠道微生物组研究中代表性严重不足。
因此，2025年Maghini等人在Nature上发表了题为“Expanding the human gut microbiome atlas of Africa”的文章，文中对来自布基纳法索、加纳、肯尼亚和南非等地1801名女性和19名男性进行了采样及宏基因组测序。
实验设计
1.研究对象：从布基纳法索、加纳、肯尼亚和南非的六个研究中心，随机抽取 1820 名成年人（1801 名女性和 19 名男性），为配合绝经研究，主要调查自我认定为女性的参与者，少量男性样本因现场工作失误被纳入。参与者来自不同地区，涵盖农村、半农村、城市等不同环境，人口密度、生计策略、收入水平和疾病谱差异较大。
2.样本采集：采集参与者的血液、尿液和粪便样本。
3.测序：对粪便样本进行宏基因组测序，测序策略是NovaSeq6000，PE150。
主要结果
1.微生物的组成和多样性
研究地点对微生物组成变异的解释度最高，其次是抗生素使用、腹泻、驱虫药使用、益生菌使用等因素，HIV状态也是影响微生物组变异的重要疾病相关变量。
各研究地点的原核生物多样性存在显著差异，许多分类群在不同地点的相对丰度和流行率模式不同，如一些细菌属的丰度与研究地点梯度呈正相关或负相关。
内罗毕和索韦托虽都是工业或后工业城市地区，但内罗毕个体的微生物组组成与半农村地区更相似，这表明 “城市化” 或 “工业化” 不能完全解释不同城市和农村地区的生活方式和环境差异对微生物组的影响。
Fig. 1: Microbiome composition and diversity in the AWI-Gen 2 cohort.
2.原核生物基因组的特征
分析发现1005个新的原核生物宏基因组组装基因组（MAGs）和 760 万个新蛋白质，其中新的细菌 MAGs 主要集中在芽孢杆菌门A、放线菌门和芽孢杆菌门，还发现了 29 个来自古菌门的独特 MAGs。
此外，研究以琥珀酸密螺旋体（Treponema succinifaciens）为例，深入探究了难以培养的细菌。该菌在低人口密度地区样本中更常见，其基因组特征显示出宿主适应性。携带该菌的个体近期抗生素使用较少、臀围较小，且其基因组中抗生素抗性基因的流行率较低，同时具备降解半纤维素和淀粉的能力，这些发现为理解细菌生物学和其与宿主的关系提供了重要依据。
Fig. 2: Prokaryotic novelty and features.
3.病毒的多样性特征
作者从所有宏基因组组装中生成病毒基因组目录，经聚类分析发现，部分病毒基因组在南非地区站点和布基纳法索、加纳的站点中都有更高的流行率。
研究识别出 40,135 种新病毒，平均每个个体微生物组都能产生数十种新基因组。病毒丰富度与原核生物丰富度虽有相关性，但并不遵循相同的人口密度站点梯度。Crassvirales 目（一类丰富的肠道双链 DNA 噬菌体）在所有站点均普遍存在，其中 P-crAssphage 病毒在索韦托的流行率相对较高。
研究还鉴定出 9 种此前未知的巨型噬菌体，这些噬菌体基因组在宿主中持续存在，且在研究队列中普遍存在，其发现为深入研究噬菌体及其宿主提供了新的方向。
Fig. 3: Viral novelty and diversity in the AWI-Gen 2 cohort.
4.感染 HIV 女性（PLWH）和 HIV 阴性女性的微生物组差异
首先对比两者的微生物组组成，发现 PLWH 的原核生物 α多样性更低，β多样性在第二主坐标上受 HIV 状态显著影响，但仍小于研究地点带来的差异。通过线性混合效应模型进行差异丰度测试，识别出 131 种与 HIV 状态显著相关的原核生物物种，多数在 PLWH 中含量较低。
其中，普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）、梭杆菌属（Fusobacterium）等与 HIV 状态的关联已在其他研究中有报道，还有部分物种，如韦氏不良杆菌（Dysosmobacter welbionis）等此前未在 HIV 相关研究中被充分描述。同时，研究还发现 PLWH 的噬菌体丰富度低于 HIV 阴性个体。
Fig. 4: Microbial composition and diversity in PLWH.
总结
本文通过对来自布基纳法索、加纳、肯尼亚和南非的 1801 名女性进行研究，揭示了非洲人群肠道微生物组的特征及相关影响因素。研究发现，地理因素对肠道微生物组变异影响最大，不同研究地点的微生物组多样性和组成存在显著差异，“城市化”等简单概念无法完全解释这些差异。通过宏基因组测序，鉴定出大量新的原核生物和病毒基因组，丰富了微生物组数据库。在对琥珀酸密螺旋体的研究中，明确了其与抗生素使用、宿主表型的关系。针对 HIV 感染与肠道微生物组的关联研究，发现 HIV 感染会导致微生物组多样性改变，鉴定出多个与 HIV 状态相关的微生物分类群，并通过机器学习模型有效区分感染状态。该研究为全球肠道微生物组研究提供了重要数据，有助于深入理解微生物组与健康、疾病的关系。
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