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本研究旨在解决梭杆菌属内，特别是Fusobacterium nucleatum（sensu lato）存在的分类学模糊性问题。研究人员通过整合540个梭杆菌属基因组的平均核苷酸一致性（ANI）与系统发育分析，确立了物种划分的ANI阈值，并进行了全面的分类学修订。研究进一步确立了高分辨率的分类学标记基因（gyrB和rpoB），并开发了名为B&B的通用鉴定策略，无需全基因组测序即可精确鉴定物种。此框架与基因组/宏基因组工具包整合，重新解读了与结直肠癌相关的关键物种，为标准化梭杆菌分离株和微生物组研究提供了重要基础。
在人类微生物组和疾病关联研究的版图中，梭杆菌属是一个不容忽视的存在。它们不仅是口腔、肠道等部位的常见定植菌，更与一系列从局部感染到系统性癌症的疾病紧密相关。然而，在这片看似清晰的研究领域下，实则暗藏着分类学上的“雷区”。尤其是在临床和研究中频繁提及的“Fusobacterium nucleatum”（广义），其内部存在着显著的遗传多样性，但传统的分类方法难以清晰界定其下各物种的界限。这种分类学上的模糊性，如同一团挥之不去的迷雾，严重阻碍了科研人员对梭杆菌不同物种在疾病发生、发展中的特异性作用的精准探究。当一篇论文提到“F. nucleatum”与结直肠癌相关时，我们无法确切知道，到底是这个复合体内的哪一个或哪几个具体的物种在发挥关键作用。这种不确定性使得不同研究间的结果难以比较，也限制了对梭杆菌致病机制的深入探索。为了拨开这层迷雾，推动基于物种精度的研究，一项系统性、大尺度的分类学重评工作势在必行。
在这项发表于《Nature Communications》的研究中，研究人员旨在为梭杆菌属建立一个统一、精确且可操作的分类学框架。为此，他们收集并分析了涵盖该属的540个基因组，进行了大规模的平均核苷酸一致性（ANI, Average Nucleotide Identity）比较和系统发育分析。他们发现了一个清晰的ANI间隙（93.38%?93.89%），并以此作为界定物种的客观阈值，从而对梭杆菌属的分类进行了全面修订，厘清了长久以来的模糊地带。在此基础上，他们筛选出gyrB（DNA促旋酶B亚基基因）和rpoB（RNA聚合酶β亚基基因）这两个基因作为高分辨率的分类学标记，其构建的系统发育树能稳定支持修订后的分类学结构。利用这两个标记，研究团队开发了一种名为B&B的通用策略，使得研究者无需进行繁琐且昂贵的全基因组测序，就能对梭杆菌分离株进行精确的物种水平鉴定。最后，他们将这一全新的分类学框架与现有的基因组和宏基因组分析工具包相结合，重新解读了公共数据中梭杆菌物种与结直肠癌的关联，展示了该框架在转化研究中的广泛效用。
研究主要采用了以下几项关键技术方法：首先，进行了全属范围的基因组分析，对540个梭杆菌基因组进行了平均核苷酸一致性计算和系统发育重建。其次，进行了标记基因筛选与验证，通过对核心基因的比较分析，确定了gyrB和rpoB为高分辨率分类标记。然后，基于这两个标记基因开发了B&B物种鉴定策略，并在临床相关菌株上验证了其准确性。最后，将修订后的分类学框架与宏基因组学工具整合，对公共数据库（如NCBI SRA）中的样本数据进行了重新分析，以评估其在疾病关联研究中的应用价值。
通过基因组范围的ANI分析确立物种边界
研究人员对540个梭杆菌基因组进行了全面的ANI比对。分析结果显示，在ANI值93.38%到93.89%之间存在着一个明显的“间隙”，几乎没有基因组对的ANI值落在此区间内。这一间隙被确定为划分梭杆菌物种的客观阈值。基于此阈值，研究对原有的分类单元进行了重新评估和划分，解决了F. nucleatum（sensu lato）等复合体内的分类模糊问题，提出了一个修订后的、清晰的物种分类方案。
鉴定高分辨率系统发育标记基因gyrB和rpoB
为了寻找适用于常规物种鉴定的可靠标记，研究人员在全基因组水平上评估了多个单拷贝核心基因。他们发现，gyrB和rpoB基因构建的系统发育树，与基于全基因组数据构建的核心基因组系统发育树具有最高的一致性，能够稳健地复现修订后的物种分类关系。这表明这两个基因可以作为高分辨率的替代标记，用于梭杆菌物种的准确鉴定和系统发育定位。
开发不依赖全基因组测序的B&B物种鉴定策略
基于gyrB和rpoB这两个标记基因，研究团队开发了一种名为B&B（BLAST and Branch）的鉴定策略。该策略首先通过BLAST比对将待测序列分配到一个已知的物种分支，然后通过系统发育树的拓扑结构进行最终确认。这种方法避免了全基因组测序的高成本和复杂性，在测试中，对临床分离株的鉴定准确率达到了100%，为临床实验室和大量样本筛查提供了实用工具。
整合修订分类学与组学工具重新解读疾病关联
将修订后的分类学框架应用于公共宏基因组数据集，研究人员重新分析了梭杆菌物种与结直肠癌的关联。他们发现，之前被笼统归为“F. nucleatum”的癌症风险信号，实际上可以精确地追溯到修订后分类框架下的特定物种。这一发现不仅证实了新分类方案的生物学和临床相关性，也极大地提升了对梭杆菌在结直肠癌中作用的解析精度，为后续机制研究和精准干预提供了关键的分类学基础。
本研究的主要结论在于，它通过大规模的基因组学数据，为梭杆菌属建立了一个坚实、统一的分类学框架。这个框架以客观的ANI阈值（93.38%?93.89%）为物种划分标准，并通过高分辨率标记基因gyrB和rpoB以及B&B鉴定策略，使其具备了高度的可操作性和实用性。该研究彻底解决了该属内，特别是F. nucleatum复合体长期存在的分类学混乱问题。更重要的是，当这一精确的分类学框架与基因组和宏基因组学研究整合时，它能够显著提升对梭杆菌物种在复杂微生物群落中，特别是与人类疾病（如结直肠癌）关联研究的分辨率和可靠性。这项工作不仅为梭杆菌的基础生物学研究设立了新标准，也为相关感染病学和肿瘤微生物学领域的转化研究提供了不可或缺的分类学工具，强调了在微生物研究中，精确的物种水平分类对于理解其生态功能与致病机制具有根本性的重要意义。
