本文分析了来自全球63个地点的803份空气颗粒样本的菌群，构建了一个空气传播菌的参考集，其中包含超2700万个非冗余16S rRNA序列。本文展示了空气菌群的生物地理模式，并破译了微生物组共生网络与地球表面环境的交错。

英文标题：Global airborne bacterial community-interactions with Earth’s microbiomes and anthropogenic activities

中文标题：全球空气中的菌群结构与人类活动的相互作用

发表期刊：PNAS

影响因子：12.779

发表时间：2022年10月10日

24个核心菌类（占OTU总数的0.22%）占总检测到的序列的18.5%。丰富度最高的菌是变形菌门。

构建了一个全球机载社区共生网络，包括482个连接的OTU之间的5038个显著相关关系。与表层土壤和海洋环境中的对应物相比，空气传播的细菌没有紧密相互联系，平均最短路径长度为5.24。鉴于其更显著的连接效率，F中红色节点代表了相对于其丰度维持菌群结构的关键物种。

2. 全球空气传播菌的生物地理分布

中纬度地区的样本菌群丰富度最高，关于全球空气传播菌落间的相似性，当地环境产生了距离-衰变关系。本实验数据支持大气微生物组的显著生物地理模式，这也在其他生态系统中观察到过。

3. 全球空气传播菌与其他栖息地相关

全球空气传播菌的丰度比其他栖息地（如土壤）低1至3个数量级，且估计大气中的细菌丰富度与水圈比较相似。在地球上的23个主要栖息地中，地面空气与人类和动物相关环境表现出更多的相似性，而近海空气则与海洋系统有着更密切的关系。

将23个生境分为3组：人畜相关环境、陆地自然环境和海洋环境。该网络显示出明显的渐进过渡和联系，空气中的菌落与周围环境密切相关，其影响在与空气接触面积较大的环境中观察到更为明显。

4. 全球空气传播菌落的人类印记

虽然人类在城市和自然区域吸入了相似数量的菌，但城市空气中细菌群落的均匀度要低得多。城市细菌对颗粒物（PM）的贡献远低于自然区域，虽然城市空气中的总细菌负荷较低，但潜在病原体的相对丰度显著较高，尤其是死亡风险最高的ESKAPE病原体。

城市空气传播菌落共生网络中，传递性的降低和平均最短路径长度的增加，表明人为撞击破坏了网络结构的稳定性。

5. 确定性过程对高流动性和人为影响群落的重要性减弱

全球菌落的变化受到扩散限制的强烈影响，在群落组装过程中表现出55.4%至86.5%的相对重要性。确定性过程的重要性表明，从表层土壤到海洋、空气生态系统的梯度降低。此外，与自然区域相比，确定性过程对受人类影响地区菌落形成的控制程度低于自然区域。

VPA分析结果显示，空气传播的细菌源特征对群落的影响最大，总共解释了43.7%的结构变化，这一比例大大高于空气质量（29.4%）和气象条件（25.8%）。

本研究显示了空气在促进地球微生物组交换方面的重要性，并为预测空气传播菌与区域或全球层面的环境变化、空气污染和其他人类活动的关系提供了理论基础。

参考文献：

Zhao J, et al., Global airborne bacterial community-interactions with Earth’s microbiomes and anthropogenic activities. PNAS. 2022.

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