活性污泥系统中CPR细菌的宿主驱动动态和生态角色

活性污泥系统是一种常用的废水处理技术，其中存在着丰富多样的微生物群落。然而，这些微生物中有一大类仍然未被充分了解，它们就是候选门辐射（CPR）细菌。

CPR细菌是一组主要由未培养的细菌构成的单系发散类群，它们具有小的细胞大小和可能的专性胞内共生特征。由于它们在不同环境中的分布和与其他细菌宿主的复杂关联，CPR细菌在低营养环境中的遗传和生物学特征已经引起了越来越多的关注。然而，在废水处理系统中，CPR细菌仍然知之甚少。

为了解答CPR群落在11年间如何变化以及它们在活性污泥系统中扮演什么样的生态角色，中国科学院微生物研究所和香港大学的研究人员利用基于基因组的宏基因组学方法对一个活性污泥系统进行了深入分析，相关研究内容发表在了《Microbiome》杂志上，题目为《Genome-centric metagenomics reveals the host-driven dynamics and ecological role of CPR bacteria in an activated sludge system》。

他们发现，在1,526个非冗余的细菌和古菌基因组中，约9%（135个）属于CPR。CPR细菌在研究的活性污泥系统中始终保持着较高的丰度，最高可达7.5%。他们观察到CPR群落组成发生了显著的波动，并且CPR细菌具有有限的代谢和合成能力，这共同揭示了CPR动态可能直接受到可利用宿主影响。

基于相似性网络分析进一步证实了CPR谱系具有广泛的细菌宿主。活性污泥相关CPR蛋白质组与环境相关CPR蛋白质组具有更高相似性，而与人体相关者相似性较低。比较基因组分析观察到活性污泥相关CPR细菌中富集了氧应激抵抗相关基因。此外，在活性污泥相关CPR基因组中还广泛鉴定出碳循环和水平基因转移相关基因。

这些发现突出了活性污泥系统中不同 CPR 谱系之间存在特定宿主互作，并提示尽管缺乏关键代谢途径，这些小而丰富的细菌可能在活化泥系统中的生物地球化学循环和细菌进化中发挥重要作用。