原名：Large-scale Genome-Wide Analysis Links Lactic Acid Bacteria From Food With the Gut Microbiome

譯名：食物中的乳酸菌與腸道微生物的聯系

期刊：Nature Communications

IF：11.880

在這項研究中對公開的和新測序的食物和人類宏基因組進行了大規(guī)模的全基因組分析，以調查LAB物種的普遍率和多樣性，以確定腸道和食物微生物之間的聯系。

1 公開的可獲得的和新獲得的食物宏基因組

除了本研究中新測序的食品基因組外，文中還考慮并整理了來自發(fā)酵食品基因組的公共數據集?？偣矃R總了303個樣本，涵蓋11個數據集，分別來自不同類型的奶酪（N=191），發(fā)酵食品（N=58），nunu（N=20），開菲爾牛奶（N=18）以及酸奶和膳食補充劑（?=16）。

2 公開的可獲得的人類基因組

本文考慮了與人類微生物組相對應的可公開獲得的宏基因組數據集，納入了47個人類微生物組數據集，總計9,445個宏基因組。樣本從六個主要身體部位采集：糞便（腸道）（N=7907），口腔（N=785），皮膚（N=508），氣道（N=151） ，陰道（N=86）和母乳（N= 8）。這些樣本涵蓋了按大陸劃分的31個國家，也被歸類為與西化（N=8850）和非西化（N=595）。西方化涉及生活方式的改變，包括提高衛(wèi)生條件和衛(wèi)生環(huán)境，引入抗生素和其他藥物，增加高熱量高脂飲食，增加對污染物的接觸以及減少與野生動植物和家養(yǎng)動物的接觸，采用西化和非西化作為總括性術語來描述由于大多數上述因素而有所不同的種群。最后，這些宏基因組涵蓋了多個年齡段：新生兒（N=711，<1歲），兒童（N=802，1≤年齡<12），學齡人士（N = 215， 9≤年齡<12），以及成年人（N=7669，年齡≥19歲）。

3 食物和人類基因組的分類學分析

通過使用具有默認參數的MetaPhlAn2，對9,445個人類基因組和303個食品基因組進行了定量生物分類學分析。文中檢測到至少有一個相對基因豐度>0.01％的基因組中的152個屬于乳桿菌序列的物種。其中鑒定了屬于LAB組的70種，并將其余的分析限制在30個在人類腸道中的普遍率> 0.1％物種。通過將相對豐度閾值設置為0.01％來計算普遍率。僅在陽性樣品上計算平均相對豐度。

4 宏基因組組裝的基因組重建

分類學分析與直接從宏基因組中重建微生物基因組有關。驗證方法已在此處用于從食品基因組重建MAG。即使用metaSPAdes 53（版本3.10.1；）或IDBA-UD 54（版本1.1.3；）生成單樣本宏基因組學程序集。使用Mash（v2.0；）基于全基因組核苷酸相似性估計。通過此程序將666個食品MAG分為171個SGB。

5 選定LAB物種的元數據管理

為了比較基因組學，文中考慮了圖1所示的30種LAB物種。在上一部分中描述的348,467個基因組中，SGB中包含2859個基因組（包含1042個MAG），其中至少有一個參考基因組被分配給這30個物種。參考基因組是從NCBI門戶網站或相關出版物中提取的?；蚪M根據來源類型分為三類：“人類”，“食物”和“其他”。缺少該信息的基因組被標記為“ NA”（N=226）。

6 系統(tǒng)發(fā)育結構的重建

使用新開發(fā)的PhyloPhlAn 3.0軟件包構建系統(tǒng)發(fā)育。系統(tǒng)發(fā)育樹用GraPhlAn 64可視化（圖3和圖4）。多維比例尺圖（圖3和圖4，補充圖4和圖5）建立在FastANI 65計算的全基因組平均核苷酸識別距離上。

7 功能分析和統(tǒng)計意義

使用Prokka（v.1.12;）注釋本研究中考慮的一組基因組（MAG和參考基因組）。通過僅考慮MAG和具有>80％完整性的參考基因組來確定人和食物基因組內的基因富集，以避免來自高度不完整基因組的可能偏倚。通過Fisher檢驗統(tǒng)計顯著性。

文中對食物源和人源的微生物組進行了大規(guī)模薈萃分析，以調查人類微生物組中LAB的普遍性和多樣性，以及它們與食物中發(fā)現的菌株的重疊情況。為實現這一目標，文中考慮了在本研究中收集的303個食品基因組，這些基因組對應于不同類型的發(fā)酵食品和飲料。此外，文中考慮了來自47個公共數據集的9445個人類基因組，這些數據集跨越多個身體部位（84%來自腸道）、年齡區(qū)間、國家和生活方式。

2.人類腸道內LAB的變異普遍率

考慮了所有9445個人類宏基因組的分類概況，在本研究中特別關注LAB物種（補充數據2）。文中在至少一個宏基因組中檢測到152種屬于乳桿菌目，相對豐度大于0.01%的菌株。這些主要代表食物來源的種類(包括Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Streptococcus,和Weissella)，有益生菌補充劑中的細菌，以及典型的非食物來源的細菌，如Lactobacillusmucosae, Lactobacillus ruminis,和Lactobacillussalivarius。(圖1)。腸道中最常見的兩種菌是嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）（普遍率31.2%，即在31.2%的腸道宏基因組中存在>0.01%的相對豐度）和乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）（16.3%），這兩種菌都常見于乳制品中。以食物來源為主的多種乳酸菌種類的普遍率較低(3-5%)，包括Lactobacillus casei/paracasei,Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus fermentum,和Lactobacillusrhamnosus。也鑒定出非食物來源的細菌水平顯著，如Lb. ruminis (11.0%), Lb.salivarius (4.7%),和 Lb.mucosae (4.0%)。

從新生兒（8.4%）到成人（33.7%，p<1e-40），嗜熱鏈球菌的普遍率增加，平均豐度相當，驗證了與年齡高度相關的模式。這可能反映了酸奶和其他奶制品消費量的增加，而這些奶制品可能是嗜熱鏈球菌的來源。Lb. delbrueckii（p<1e-10）和非食物來源的Lb.mucosae(p<1e?10),Lb. ruminis (p<1e?20),和Lb. salivarius (p<1e?10)也觀察到類似的模式，這表明它們在人年齡較大時在腸道定居。還有Lc. lactis在成人中的普遍率（15.8%）高于新生兒（8.6%，p<1 e-6），在愛沙尼亞、芬蘭和俄羅斯的僅一個嬰兒隊列中檢測到它。其他乳酸桿菌與成人相比在新生兒中更為普遍和豐富，如Lb. casei/paracasei（p<1e-20），Lactobacillus gasseri (p<1e?7),Lactobacillus plantarum(p<1e?4),和Lb. rhamnosus (p<1e?70)。在人類母乳中也檢測到了這些菌種，這表明它們可能通過母乳喂養(yǎng)從母親傳播到嬰兒，正如之前對于Lb. plantarum的報道。

3.LAB的出現和豐富度與生活方式有關

本文根據宿主的生活方式對腸道宏基因組進行分層(圖1、補充圖3、補充數據4)，它揭示了西化和非西化人群中多種物種的普遍率和豐度的差異。在西化人群中，6種乳酸菌的普遍率較高，主要是食物源，如Lactobacillusacidophilus (p<1e?6), Lb. casei/paracasei (p<1e?4), Lb. delbrueckii (p<0.01), Lb. gasseri (p<1e?6), Lb. rhamnosus (p<1e?9),和 Lactobacillus sakei (p<1e?3)。相比之下，食物中不存在的Lb. mucosae (p<1e?8)和Lb. ruminis (p<1e?100)在非西化人群中更為普遍。所有的乳酸菌在西化的人口都更豐富，在其他屬中，嗜熱鏈球菌在西化群組中高度普遍(p<1e?50)。非西化組的Lactococcus garvieae (p<1?e30)的普遍率較高，此外還有多種異源發(fā)酵菌，如Leuconostoccitreum (p<1e?70), Leuconostoc lactis (p<1e?60), Weissella cibaria (p<1e?10), and Weissella confusa (p<1e?100)，這與它們在這些人群食用的蔬菜中的普遍性相一致。事實上，非西方人口通常有狩獵-采集的飲食和生活方式，其特征是大量消費塊莖、核果、根和水果，的確有報道說也有報道稱Kung和Hadza這兩個非西部非洲人口的飲食分別有60-80%和50-65%來自植物性食物。

進一步按原國籍對宏基因組進行了分組，發(fā)現食品相關乳酸菌在歐洲最為普遍和豐富，在亞洲和北美較少，在中國和非西化人群中幾乎不存在。Lb.casei/paracasei (8.0%)、Lb. delbrueckii (6.6%)和Lb. rhamnosus (7.1%)在歐洲人群中普遍率較高(p<0.05)。非食物乳酸桿菌在歐洲并不普遍。在非洲、中國和南美洲，Lb. mucosae顯示出較高的普遍率（>10%），在全球范圍內豐度相當。Lb. ruminis在非西化人群中存在更高的普遍率，而在中國人群中，Lb.salivarius的存在有顯著性差異(p<0.01)。在其他屬中，除中國（1.7%）外，Lc. lactis在全球范圍內普遍率都很高（從非洲的11.5%到南美的44.4%）。嗜熱鏈球菌在亞洲（41.5%）、歐洲（39.6%）和北美（28.1%）的普遍率很高，但在中國（5.6%）和非西化人群（3%）中的普遍率要低得多。

4 食物中的LAB物種只與腸道中的部分物種相匹配

通過整合從9445個人類基因組重建的基因組和在這項工作中生成、收集和保存的303個食品基因組，文中建立了人類微生物組和食物中發(fā)現的微生物之間的基因組水平的聯系。文中考慮了303個宏基因組樣本，涵蓋11個數據集（見“方法”）。文中應用了一個經驗證的計算pipeline，結合單宏基因組組裝、疊群和基因組質量控制，從食物宏基因組中重建新的宏基因組組裝基因組（MAGs），總共生成了666份食品MAGs(完整性> 50%，污染< 5%)。這些來自食物的MAGs與文中從9445個人類基因組中提取的154723個MAGs，以及193078個參考基因組使用相同的組裝pipeline整合在一起?；谌蚪M核苷酸相似度估計，在物種水平基因組箱(SGBs)中，以5%的遺傳距離聚集了總共348,467個基因組。這666個食物MAGs被分為171個SGBs(補充數據5和6)，文中將根據它們在食品樣本和人類腸道中的出現情況進行討論(圖2a, b)。

大部分食物MAGs(349,52.4%)屬于同樣在人類腸道中發(fā)現的SGBs，其中265個與之前討論的30個LAB物種中的20個相關(圖2a頂部圖和補充圖5)。從食物來源重建最多的物種是Lc. lactis (N = 90 MAGs)，從奶酪中提取了86 MAGs。60份MAGs與嗜熱鏈球菌相關，其中大部分是從奶酪和酸奶中重建的，另外5份基因組是從不同的發(fā)酵食品中提取的，如wagashi、ryazhenka和labne。文中還提取了四種Lb. mucosae，是典型的非食品微生物，通常存在于豬或其他動物的腸道中。

文中鑒定出另外17個非LAB的SGBs具有來自食物和人類宏基因組的MAGs，共計84個食物MAGs(12.6%;圖2a底板)，跨越三個門(即放線菌門、厚壁菌門和變形菌門)。其中一些可能是食物鏈中的微生物污染物，可能來源包括動物、飼料和土壤。MAGs最多的SGB（N=16）含有Streptococcus equinus和Streptococcusinfantarius基因組，這兩種細菌通常存在于瘤胃中，但偶爾也會被人類感染，文中在非洲的發(fā)酵食品中發(fā)現了這兩種細菌。

大多數食品SGBs (171個中134個)，占317個MAGs(47.6%)總數的一半，與人類MAGs沒有重疊，可能代表無法到達結腸或以在人類腸道中的低普遍率和豐度的物種(圖2b)。其中，71個SGBs(53.0%；包含225個MAGs)含有至少一個參考基因組(kSGBs;圖2b左面板)。最普遍的食品特異性物種是Brevibacterium linens(24 MAGs)，由多種奶酪類型重建而成。Lc.lactis subsp.cremoris 在食物和人類宏基因組中普遍存在，Lactococcus raffinolactis亞種僅在食物宏體細胞中檢測到。

在不與人類MAGs重疊的134個SGBs中，有63個SGBs (47%;包含92MAGs) 在沒有任何參考基因組的情況下從食物宏基因組重建組成。這些代表了目前在公共資源庫中沒有出現的新物種(圖2b右面板)，其中只有12個被指定為已知屬，應該作為基于培養(yǎng)分析的目標。在本研究中重建的基因組和文中公開的SGBs(見“方法”)促進了更深入的比較基因組學分析。

5 比較基因組學提示腸道菌株的食物來源

在現有的MAGs和參考基因組中，文中對之前描述的348,467個基因組進行了比較基因組分析，這些基因組包括193078個參考基因組、154723個人類MAGs和666個食物MAGs。為了便于比較分析，文中檢索并整理了所有基因組的來源類型，并將MAGs和參考基因組分為三類：人類、食物和其他。缺少此信息的基因組被標記為NA（7.9%的基因組；圖2c、補充圖6和補充數據7）。

總的來說，三分之二的參考基因組來自食物（43.8%）和人類（21.0%）。未從食品或人類中分離的菌株的基因組（22.8%）包括67個來自益生菌和膳食補充劑的基因組，此外還有347個主要來自動物源的基因組。不同來源的物種比例在不同物種之間存在很大差異，人類基因組的總體代表性不足，與在非西化隊列中普遍存在的LAB相對應（圖2c和補充圖6）。這反映最近所強調的從分離物中獲得的基因組對于人類微生物組中相當一部分非致病性的共生成員的總體稀缺性。令人驚訝的是，在 Lc. lactis 等普遍物種中，幾乎沒有來自人類樣本的參考基因組。Lc.lactis（只有一個來自陰道的參考基因組和一個來自腸道的MAG）和嗜熱鏈球菌（只有一個來自腸道的MAG）。公共資源庫中缺乏良好的參考基因組，這阻礙了食品和人類菌株的比較，文中旨在通過廣泛的比較基因組學分析克服這一問題。

嗜熱鏈球菌是最常見的LAB物種，它是從基因組（243個人類和60個食品MAGs；圖3a）中重建的，從分類圖譜中的觀察與它的高普遍率現象一致（圖1）。比較基因組學，也包括44個參考基因組，沒有強調食物特異性或腸道特異性亞類，表明食物可以被視為人類微生物群中該物種的主要來源。嗜熱鏈球菌在食物和人類來源上似乎也是一個基因相當多樣化的物種，其MAGs是從富含特定分支的亞洲腸道宏基因組重建而來（分支a，圖3a，p<1e-10）。Lb.delbrueckii 在腸道中并不普遍，在人類樣本中發(fā)現的僅有兩個是subsp.Lactis和subsp. bulgaricus (圖4)。這兩個亞種的人類MAGs與食物MAGs聚集在一起,再次表明食物是這個物種在腸道中最有可能的來源。

Lc. lactis （N=90，圖3b）的食物MAGs數量最多，文中這里指的是subsp. lactis，而subsp. lactis與12種食物MAGs有關，但從未從人類基因組中重建。lactis形成了兩個不同的簇，包括食物和人類基因組。第一組包括63%的基因組，顯示出整體的低多樣性（最近的基因組對之間的遺傳距離小于0.8%），包括所有與奶酪和乳制品發(fā)酵有關的食物基因組。第二組更多樣化，主要是環(huán)境和生蔬菜產品，包括來自人類皮膚的MAG和三個來自非西化隊列腸道的MAGs。這樣的結果突出了對食物-腸道軸進行菌株水平分析的總體重要性，這里通過鑒定人類腸道中與不同食物來源相關的兩個主要類群來描述。（一種來自奶酪和乳制品發(fā)酵，另一種來自環(huán)境和生蔬菜產品)。這些菌群的菌株很可能具有不同的功能特性和與宿主的潛在相互作用，值得在今后的研究中加以研究。

標記為 Lb.casei/paracasei的SGB 7142 (N = 216，圖4c)包含同時鑒定為Lb. casei和Lb.paracasei參考基因組，正如最近強調的，它們可以互換使用。在合并的物種中，文中發(fā)現了兩個主要的集群，它們都出現在食物和人類樣本上。主要的類群包含86%的可用基因組，包括所有的膳食補充劑菌株和大多數的人類MAGs(86%)。與它的低豐度一致(圖1)，只有七個參考基因組和一個MAG是人類樣本中重建的 (圖4 d)。文中鑒定了三個主要的亞種，都存在于食物和人類中。其中一組包含了所有的膳食補充劑菌株，而來自食物的基因組主要分布在其他兩組。

所有這些都屬于與subsp.plantarum相關的主簇(占總基因組的96%)。一個單獨的集群被確定為argentoratensis亞種，食物和人體內均有發(fā)現，但從未從基因組中重建。在同一個SGB中也觀察到多個亞種的出現，在另外8個LAB菌種即Lb. brevis,Lb.fermentum, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus reuteri, Lb.sakei,L.lactis,L. mesenteroides,和W.cibaria（補充圖7）。另一方面，Lc.garvieae被傳播到兩個不同的SGB中，一個包括來自西化和非西化人群的MAGs，另一個僅來自非西化人群（補充圖7）。從食品樣本中沒有收集到Lactobacillus crispatus, Lb. gasseri, Lactobacillus jensenii, Lb.ruminis,和Lb.salivarius的基因組（不包括從絞碎牛肉中提取的單一分離物）。非食物物種Lb. ruminis和 Lb. salivarius在腸道中非常普遍，分別有145和42個MAGs重建于人類基因組中（補充圖7）。對于這兩個物種，從腸道中提取的分離物和MAGs與從其他動物微生物中提取的基因組不同，這表明這些物種在人類腸道的長期存在。

6 非人類靈長類動物的LAB的出現受圈養(yǎng)的影響

文中最后考慮了一組203個非人類靈長類動物（NHPs）的腸道基因組，這些基因組是最近用本研究中使用的相同管道檢索、整理和處理的。它包括來自五大洲14個不同國家的22種寄主。在2985個重組MAGs中，文中發(fā)現只有46個（1.6%）被歸為乳酸桿菌類（補充數據8），這表明NHP腸道微生物組中LAB的普遍性和豐度較低。文中發(fā)現從野生NHPs中提取的MAGs和從圈養(yǎng)NHPs中提取的MAGs之間有很大的差異。野生NHPs生成29個MAGs，其中66%的細菌與新物種有關，這些新物種既沒有在公共庫中找到，也沒有在人類宏基因組中發(fā)現，因此很可能代表了NHP腸道微生物組中所特有的細菌。10個MAGs與kSGBs有關聯，其中只有5個屬于LAB物種，也存在于人類腸道基因組中，如Lc.garvieae（N=3），Lc.lactis和W. cibaria。比較基因組學分析強調，NHPs中包涵的菌株與從人類微生物組重建的菌株有很大不同（補充圖8）。有趣的是，Lc. garvieae的三個MAGs在核苷酸的同一性方面，garvieae更類似于在非西化人群中發(fā)現的菌株。未從野生NHPs中提取到乳酸菌的MAGs。在NHPs中發(fā)現的Lb. reuteri和Lb. silvarius菌株與從人類和食物中提取的菌株不同，提示可能的宿主適應機制。相反，在其他物種中觀察到NHPs、人類和食物MAGs之間有更強的重疊，這可能與由于圈養(yǎng)的NHPs暴露在類人環(huán)境和食物中有關。

在這項研究中，文中證明食物可能是人體腸道微生物組中LAB的主要來源。這是通過進行大規(guī)模的薈萃分析完成的，該薈萃分析整合了來自人類和食物的近萬個基因組的分類學概況分析和比較基因組，以及來自公共資源庫的參考基因組。文中將分析的重點放在了30種在人體腸道中顯示LAB普遍率高于0.1％的LAB，這主要引向了潛在食物來源的物種，包括益生菌補品中出現的LAB，以及非食物來源的物種如Lb. mucosae, Lb.ruminis, 和 Lb. salivarius?；蚪M學比較表明，食物和腸道微生物組中都存在密切相關的菌株。盡管這些證據并未排除腸道中可能存在其他乳酸菌菌株的可能性，但文中認為，發(fā)酵食品是自然界中乳酸菌的主要來源。文中的結果支持以下假設：食物是腸道中乳酸菌的主要微生物組來源。雖然文中考慮了目前可用的分類命名法，但最近提出了將乳酸桿菌屬實質性地重新分類為25個新屬，包括目前的乳酸桿菌屬。新的乳桿菌屬只包括了屬于 Lb.delbrueckii 類群的物種。

從普遍率和相對豐度來看，文中發(fā)現腸道中的乳酸菌總量有限。但是，一些物種表現出不可忽略的貢獻，值得關注可能的益生菌潛力。在人類樣品中不同LAB物種的普遍率和相對豐度之間沒有明顯的相關性。最普遍的LAB物種是嗜熱鏈球菌。它作為腸道微生物組成員的作用受到質疑。然而，視它為一種候選益生菌的機制和代謝特征已經過研究和辯論，特別是在抵抗胃腸障礙和潛在的積極健康影響方面。除了被廣泛用作酸奶生產的兩個LAB之一，嗜熱鏈球菌也用于許多以嗜熱發(fā)酵為特征的奶酪的發(fā)酵劑。通過奶酪和酸奶的攝入持續(xù)暴露于嗜熱鏈球菌可能是其在人體腸道樣品中普遍存在的一種解釋。

文中在腸道中發(fā)現了Lc的普遍率顯著。乳酸菌廣泛存在于中溫發(fā)酵生產的奶酪中。盡管它被認為是腸道群落中的一個過渡成員，但在酪乳消費者中發(fā)現了該物種的水平較高。此外，已證明乳酸乳球菌菌株可抵抗胃腸道壓力，該種認為可通過產生抗梭菌的細菌素產生抗菌活性，從而具有健康益處，可增強免疫系統(tǒng)，并可能被用作一種抗菌活性的有益特性載體。

LAB在人類腸道中的普遍程度受到生活方式很大的影響，這里的生活方式是指可能的發(fā)酵食品的消費，這是特定地理區(qū)域的特征。不幸的是，無法獲得基因組數據與飲食模式的直接關聯，因為無法獲得記錄所考慮的人類公共隊列系統(tǒng)的飲食記錄。最近在美國腸道菌群中發(fā)現腸道微生物組與植物發(fā)酵食品的消費量之間存在微小的關聯。一些乳酸菌與發(fā)酵植物食品的消費者有關，其中包括Lb. acidophilus, Lb. brevis, Lactobacillus kefiranofaciens,Lactobacillus parabuchneri, Lb. helveticus, 和 Lb. sakei。有趣的是，作者著重指出LAB的糞便檢測可能是一種有用的工具，來驗證自我報告的有關發(fā)酵食品消費的飲食信息的可靠性。

在文中的研究中，廣泛存在于乳制品和酸奶中的LAB菌種，如嗜熱鏈球菌和乳酸菌，在西方化人群中更為普遍，而異發(fā)酵的Leuconostoc和Weissella可能是生蔬菜的附生微生物組的一部分，發(fā)酵蔬菜和谷類發(fā)酵食品在非西方化人群中更為常見。文中可以推測，這種模式與特定地理區(qū)域的飲食習慣有關。例如，對生植物和植物發(fā)酵食品消費較高的非西方化人群富含異發(fā)酵球菌。在中國的多個隊列中，乳酸菌和嗜熱鏈球菌反映了乳制品的消費量較低。

文中通過整合來自人類，食物和環(huán)境來源的參考基因組和MAG，文中進行了廣泛的基因組比較分析。以前，即使對于嗜熱鏈球菌和乳酸菌等常見物種，由于公共資源庫中缺乏人類來源的參考基因組而不能進行。文中發(fā)現食物和腸道來源的基因組有重疊，這再次表明食物是人類腸道實驗室的主要來源。為此，文中進行了初步分析，以評估食物和腸源之間菌株功能潛在差異，由于本研究中重建了大量MAGs文中僅限于乳酸菌和嗜熱鏈球菌。文中發(fā)現在去除編碼未知功能或在食物和腸道中出現冗余的基因后，Lc.lactis和嗜熱鏈球菌分別是266個(食品中247個)和323個(食品中275個)差異基因(p< 0.05)，（不同的糖代謝基因在補充數據9中列出）。但是，這種差異并不意味著食物和腸道基因組之間潛在的顯著功能差異，這與圖3所示的比較基因組學和系統(tǒng)發(fā)育結果一致。同時，文中發(fā)現這兩個物種的腸道基因組中未注釋基因增加了，這與公共資源庫中人源參考基因組的匱乏相符。這可能反映了在人類腸道中發(fā)現的菌株的進一步差異，由于現有的功能數據庫不完整，這些差異目前尚未得到探索。功能上的差異表明食物LAB可能適合腸道環(huán)境。然而，這種適應機制不可能發(fā)生在屬于暫時微生物組的菌株中，而且只能發(fā)生在那些更穩(wěn)定地定植腸道的LAB中。這就需要進行新的分析，重點從腸道中分離這些微生物，并根據其表型特征進行更深入的功能表征。在典型的非食物源性物種如Lb. ruminis 和Lb. salivarius.中觀察到不同的模式。將人類基因組與其他環(huán)境中發(fā)現的包括動物微生物組的基因組進行比較，文中發(fā)現這些物種對人類腸道有很強的適應性，這表明這些物種對人類宿主更具特異性和持久性(補充圖7)。

某些經過分析的LAB表現出人類和食物基因組簇的不同群體，這表明腸道中可能存在來自不同食物來源的不同菌株。例如，從腸道重建的Lb.delbrueckii的基因組似乎聚在與亞種相關的兩個主要類群中，subsp.bulgaricus 和 subsp. lactis，分別是實驗室酸奶和奶酪的代表。Lb. rhamnosus中也發(fā)現了多個亞群，只有17%的重組人MAGs與主要用于益生菌補充劑的GG菌株相對應。由于羅伊氏菌具有益生菌的潛力，因此已被廣泛研究。但是，它們在人類腸道中較低的普遍率和豐度表明，他們不太可能是腸道菌群的長期定殖菌。然而，文中僅使用糞便樣本作為腸道微生物組的代表，而此類菌種可能更緊密地粘附于腸道上皮，因此在糞便標本中檢測不到。