Cell | 邵岩等构建全球婴儿双歧杆菌基因组图谱：揭示正在消失的关键益生菌，为精准益生菌开发提供蓝图

婴儿肠道微生物群自出生起迅速建立，直接影响营养吸收与免疫发育。双歧杆菌是最早定植的“先锋”菌之一【1】。其中，长双歧杆菌（

Bifidobacterium longum

Bifidobacterium infantis

然而在临床应用中，商业益生菌菌株在当代婴儿肠道中能否稳定定植、带来可重复获益仍存争议【2】；近年其潜在安全性风险亦引发医疗监管部门警示【3】。问题的核心在于：全球不同地域婴儿携带的双歧杆菌是否存在系统性差异？市售益生菌是否真的可以“一株全球通用”？由于既往研究几乎完全依赖源自欧美的历史分离株与有限参考基因组，我们对当代婴儿菌群的真实多样性及其与宿主的共演化关系，仍缺乏全局性的系统认识。

2026年2月18日，英国维康桑格研究所Trevor Lawley研究团队在Cell发表题为Genomic atlas of Bifidobacterium infantis and B. longum informs infant probiotic design的研究论文。研究整合全球48个国家逾4,000株基因组数据，构建了规模超以往研究约15倍的婴儿双歧杆菌与长双歧杆菌基因组资源库，首次在种群尺度上呈现这一关键共生菌的全球地理分布与代谢适应图景。研究显示：婴儿双歧杆菌在欧美国家婴儿肠道中近乎消失，而在南亚、非洲婴儿中极为常见且呈现极其丰富的遗传多样性；与此对照，市售婴儿益生菌菌株谱系高度集中，难以覆盖当代婴儿肠道中真实存在的菌株多样性，形成显著“生态错配”。研究同时鉴定并分离培养涵盖全球主要地域的代表性菌株，为从“一株通用”走向“因地制宜”的下一代精准益生菌研发提供了关键资源与理论框架。

长期以来，全球微生物组研究样本高度集中于欧美高收入国家，来自非洲与南亚等中低收入国家婴儿的菌群多样性代表性严重不足。为纠正这一采样偏倚，研究团队将两个大型婴儿肠道微生物队列纳入统一分析框架：英国出生队列BBS【4】，以及覆盖肯尼亚、马拉维、布基纳法索、巴基斯坦、孟加拉国、乌干达等撒哈拉以南非洲与南亚六国的CHAIN队列。团队对全球公开基因组数据进行统一质控与重分析，系统重建高质量MAGs，并针对性补齐关键地理空白区域的菌株分离与基因组采样。最终，非洲与南亚相关基因组样本代表性提升约12–17倍。

尽管婴儿双歧杆菌与长双歧杆菌亲缘关系密切、长期在分类上被作为同一物种的不同亚种处理，但全基因组平均核苷酸一致性（ANI）与核心基因组系统发育分析显示，二者平均ANI为94.8%，低于95%的物种界定阈值，遗传边界清晰稳定，应界定为两个独立物种。在功能层面，婴儿双歧杆菌显著富集母乳中多种营养成分的代谢通路，包括尿素（作为氮源利用）及核黄素、叶酸等B族维生素的合成与利用相关基因，而长双歧杆菌则更多富集植物多糖代谢基因，进一步支持二者作为独立物种的生态功能分化。在此基础上，长双歧杆菌复合群进一步划分为三个亚种，其中新鉴定的BX亚种主要出现在高收入国家样本中，与母乳、口腔等非肠道生态位来源相关。研究据此提出面向BIL复合群、以全基因组ANI为核心的宏基因组分类框架。若主流宏基因组分类工具与参考数据库仍沿用旧体系，将在物种注释与丰度估计中引入系统性偏差，影响检出率判定与跨队列结果的可比性。

物种边界厘清后，基于覆盖全球多国的4,730份出生队列宏基因组数据，研究首次在种群分辨率上呈现婴儿双歧杆菌的地理分布图景：在孟加拉国、肯尼亚、马拉维等中低收入国家，该菌是0–6月龄婴儿肠道的绝对优势定植菌，平均检出率高达80%，且常呈单一优势状态；而在英国及欧美工业化国家，2月龄婴儿中检出率仅1.6%，至6月龄仍不足21%，相对丰度中位数低于0.1%。各队列前6个月母乳喂养率均超过85%，该差异无法以母乳喂养率解释。研究者认为，婴儿双歧杆菌在西方人群中的近乎“消失”，可能与配方奶喂养、抗生素暴露、剖腹产等工业化相关环境因素有关。

与缺乏显著地理结构的长双歧杆菌不同，婴儿双歧杆菌呈现出极端显著的生物地理学分层。基于种群结构与全基因组关联分析，研究首次系统描绘南亚、东非、西非三大中低收入国家核心谱系的独特代谢指纹。在功能基因层面，不同区域核心谱系存在稳定差异，并伴随与区域性主食营养组成相关的代谢基因富集信号：东非优势谱系富集维生素B2、维生素C及钾代谢相关基因；西非优势谱系富集维生素B12及镁代谢相关基因。论文将上述基因富集特征与各地区传统主食相对应——如东非的玉米、小米、苔麸，西非的福尼奥小米。这些数据表明，婴儿双歧杆菌与不同地域人群的断奶期饮食结构经历了长期的共演化，而工业化进程带来的饮食去传统化可能正在削弱这些经过长期演化形成的适应性特征。

研究对全球市售婴儿双歧杆菌益生菌产品进行高精度基因组溯源，得到一项产业层面具有直接指向性的结果：包括EVC001、Infloran在内的主流商业化菌株，均可追溯至20世纪50–60年代分离自德国或美国的少数几株祖先菌株；彼此全基因组同源性达99.99–100%，属同一克隆谱系。在无益生菌暴露史的自然人群婴儿肠道中，几乎检测不到这些商业化菌株的定植信号。即使在上述高度同质的商业化菌株基因组内部，传统被视为婴儿双歧杆菌标志的母乳寡糖利用基因簇亦存在缺失与结构变异。这些结果显示，当前商业化菌株在谱系与功能基因层面的覆盖范围极为有限；这套数十年来沿用的“历史菌株”可能难以匹配高度个体化且地理差异显著的婴儿肠道生态背景，或许可以解释其在西方出生队列中检出率较低、定植信号偏弱的观察。

基于上述系统发育框架，研究重新设计并验证了11组不依赖母乳寡糖位点的高特异性qPCR引物-探针系统。新引物对婴儿双歧杆菌的检测特异性达98.4%–99.4%，交叉反应率低于1.9%，显著优于传统引物（后者假阳性率曾高达99.1%）；并可特异性区分新鉴定的BX亚种与BS亚种。研究同时建立覆盖全球主要区域的36株地域特异性婴儿双歧杆菌候选菌株库，已完成分离培养与全基因组测序，为后续按地区饮食与人群背景进行菌株优选、临床定植评估及安全性筛查提供了基础资源。

英国维康桑格研究所邵岩博士为本文第一作者及共同通讯作者；王舒意博士为共同第一作者（与北京大学人民医院王辉课题组联合培养博士，现就职于空军军医大学西京医院）；桑格研究所Trevor Lawley博士为最后通讯作者。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00054-1

制版人： 十一

参考文献

1. Shao, Y., Garcia-Mauriño, C., Clare, S. et al. Primary succession of Bifidobacteria drives pathogen resistance in neonatal microbiota assembly.

Nat Microbiol

2. Barratt, M.J., Nuzhat, S., Ahsan, K. et al. Bifidobacterium infantis treatment promotes weight gain in Bangladeshi infants with severe acute malnutrition.

Sci Transl. Med

3. The U.S. Food and Drug Administration. FDA Raises Concerns About Probiotic Products Sold for Use in Hospitalized Preterm Infants. https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-raises-concerns-about-probiotic-products-sold-use-hospitalized-preterm-infants. (2023).

4. Shao, Y., Forster, S.C., Tsaliki, E. et al. Stunted microbiota and opportunistic pathogen colonization in caesarean-section birth.

Nature

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