种内动态揭示两种重要皮肤微生物组物种的表观稳定性机制

这篇研究通过4055个分离基因组和356个宏基因组，揭示了人类面部皮肤微生物组中Cutibacterium acnes（C. acnes）和Staphylococcus epidermidis（S. epidermidis）的种内动态。研究发现，家族成员间存在多细胞传播模式，但个体仍保持独特的菌株群落；S. epidermidis菌株平均仅持续约2年，而C. acnes在向成人面部微生物组过渡期间定植率更高，为益生菌治疗设计提供了关键窗口期。

物种水平的面部皮肤微生物组（FSM）形成

研究团队从一所K-8学校的家庭成员中收集了面部皮肤样本，覆盖5-61岁年龄段。通过宏基因组测序分析，发现成人型FC2群落以C. acnes为主导，而儿童型FC1群落则以链球菌属为主。C. acnes在FC2中的相对丰度显著高于FC1，而S. epidermidis的绝对丰度在成人中更高。这种转变与青春期皮脂分泌增加和细菌密度升高相关，C. acnes数量增加约10⁵倍，S. epidermidis增加约10²倍。

个体内谱系的共存呈现中性特征

通过培养分离获得2025株S. epidermidis和2030株C. acnes，聚类为78个S. epidermidis谱系和89个C. acnes谱系。谱系内基因组差异极小（S. epidermidis≤90 SNP，C. acnes≤62 SNP），表明近期人际传播或个体内进化。多谱系共存普遍（中位数6-7个谱系/人），但基因内容和系统发育距离分析未发现过度分散现象，支持中性共存模型。

家族成员间部分谱系共享

尽管家庭成员间存在谱系共享（47% C. acnes和44% S. epidermidis），但非家庭成员间几乎不共享。系统发育分析显示，传播常涉及多基因型转移（中位数≥2个），且方向性多指向父母到子女。值得注意的是，23/37 C. acnes和23/28 S. epidermidis谱系仅在单个父母中检测到，表明存在传播屏障。

S. epidermidis谱系的持续更替

纵向数据显示S. epidermidis谱系更替频繁，中位持续仅1.2年。通过分子钟计算（4.4突变/基因组/年），发现父母携带的谱系年龄（中位2.1年）显著高于儿童（0.53-1.2年），但新谱系定植率无年龄差异。成人较高的细菌载量可能通过减少漂变增强谱系稳定性，导致其携带更多共存谱系。

C. acnes在种群扩张期间易定植

与S. epidermidis不同，C. acnes谱系在观察期内高度稳定。谱系最近共同祖先时间（tMRCA）与宿主年龄无显著相关，可能因多细胞传播导致谱系多样性继承自供体。值得注意的是，向FC2过渡期间，儿童表现出更低的dMRCA_MIN值（反映新近定植），提示青春期种群扩张暂时缓解了生态优先效应，为益生菌干预提供理想窗口。

讨论与治疗意义

两种菌虽共享中性进化特征，但动态模式迥异：S. epidermidis持续更替暗示选择性屏障，而C. acnes的青春期定植高峰支持中性优先效应缓解机制。该发现为基于皮肤微生物组的治疗设计提供关键依据——针对C. acnes的益生菌在青春期可能更易长期定植，而S. epidermidis疗法需考虑其天然菌株的短暂持续性。研究同时揭示，解剖结构（如皮脂腺独立定植）和种群规模变化是塑造这些动态的重要驱动力。