从儿童到成人：面部皮肤菌群成熟过程中的菌株建立与稳定规律（四）
痤疮丙酸杆菌（C.acnes）在人数扩张期间易于获得
与表皮葡萄球菌（S.epidermidis）相比，在研究时间范围内，痤疮丙酸杆菌（C.acnes）的谱系在个体间表现出明显的稳定性（见图4C，p=0.012；详见STAR方法），这与此前宏基因组学研究结果相符。
那些出现谱系更替的情况，其检测时间点的置信度较低，表明这些谱系的获得或丢失可能只是接近检测极限时的波动所致。即使纳入所有受试者（包括无分离株的个体），使用更宽泛的分类单元——亚谱系（phylotypes）进行分析时，痤疮丙酸杆菌群落仍比表皮葡萄球菌群落更稳定。尽管痤疮丙酸杆菌的亚谱系数量更多（9个对4个，见图S20），增强了统计效能，但这一观察进一步支持了痤疮丙酸杆菌定植随时间持续稳定的结论。
尽管如此，痤疮丙酸杆菌谱系的dMRCA与宿主年龄或面部群落类型（FC类型）之间并无显著相关性（图5A），我们也未检测到显著的分子钟信号来推断tMRCA。dMRCA与年龄缺乏相关性，理论上可能是由于个体内发生选择性扫荡，导致积累的遗传多样性被清除。然而，我们在痤疮丙酸杆菌和表皮葡萄球菌中均未发现适应性选择的迹象，这与我们此前的研究结果一致18。dMRCA在生命周期内保持一致，可能是因为最近共同传播的痤疮丙酸杆菌基因型导致受体谱系看起来与其来源一样“古老”（图5B）。在多细胞传播的情况下，受体谱系的最近共同祖先可能产生于供体个体，甚至早于受体出生。因此，我们观察到年轻个体中存在深分支谱系共存（图5B插图），且仅考虑未共享谱系时，dMRCA与年龄之间呈现弱相关（p=0.045，R²=0.1）。此外，儿童与父母之间的dMRCAMAX无显著差异（图5B）。多谱系传播也可能是本研究及之前研究18未能检测到显著分子钟信号、影响dMRCA向tMRCA转换的原因之一。
图5|痤疮丙酸杆菌（C.acnes）谱系在面部菌型转变期间迅速获得，提示人群扩张暂时缓解了定植的生态屏障(A)与表皮葡萄球菌（S.epidermidis）不同，痤疮丙酸杆菌（C.acnes）谱系的dMRCA与受试者的分类或年龄之间无显著相关性（n=83）。仅对来自某受试者且至少有5个分离株的谱系进行了该受试者的dMRCA分析。(B)此外，每位受试者中dMRCA最长的谱系（dMRCAMAX）在父母和儿童之间无显著差异（n=2 FC1儿童，6 FC2儿童，13位父母）。该无显著差异的现象与谱系多细胞传播的观察一致（见图3F）。
插图显示了一位儿童的极端谱系树。(C)尽管如此，我们在分析每位受试者最新定植谱系的dMRCA（dMRCAMIN）时发现了年龄相关信号。父母最新定植的谱系dMRCAMIN较所有儿童均较大，表明父母的定植频率较低。(D)同样，dMRCAMIN与年龄显著相关，但儿童组中有例外：年长儿童的新定植谱系比年幼儿童更多，显示出快速定植的时间窗口。(E)支持痤疮丙酸杆菌新谱系随时间累积的观点，在我们规模更大的无谱系数据队列中发现，成人共存的亚谱系数更多（n=8 FC1儿童，10 FC2儿童，26位父母）。每位受试者展示其时间点的亚谱系平均数，且仅考虑亚谱系分配率>70%的时间点样本。(F)综上，这些结果支持这样一个模型：谱系在向成熟女性面部微生物群（FSM）转变以及人群扩张期间最容易被获得。每组线条间的面积代表谱系丰度，谱系颜色表示其获得的时间窗口。所有相关系数及p值均基于线性（Pearson）相关或双侧秩和检验，若假发现率5%内显著则加粗。组内横线表示中位数。我们转而分析了dMRCAMIN，以评估每位受试者最新获得的单一谱系的年龄。结果显示，所有受试者中，儿童的dMRCAMIN显著低于父母（图5C，p=9.5×10⁻⁴），表明儿童获得谱系的时间更近。
此外，痤疮丙酸杆菌的dMRCAMIN与年龄呈显著正相关（图5D，p=0.0086，R²=0.31）。仅在儿童群体中，FC2组的dMRCAMIN更低，并且与年龄呈负相关（图5D插图，p=0.011）。这些趋势支持了这样一个模型：痤疮丙酸杆菌谱系在向FC2转变期间以更高频率获得，同时伴随着痤疮丙酸杆菌群体规模的增长。在向FC2群落转变的过程中，新谱系的涌入可能既替代也增加了原有谱系。与承载容量增加期间谱系增加的模型一致，父母体内的亚谱系数明显高于儿童（图5E，p=0.0029）。虽然由于FC1儿童体内痤疮丙酸杆菌丰度较低，我们未能在FC1与FC2儿童间获得显著的物种内多样性差异，但观察到的趋势同样支持谱系在转变期间增加的假设（图5F）。总体来看，这些结果揭示了痤疮丙酸杆菌与表皮葡萄球菌在个体内的不同动态。表皮葡萄球菌谱系在整个生命周期内更频繁更替。虽然具体原因尚不明确，但值得注意的是，表皮葡萄球菌拥有更大且更动态的辅助基因组，这可能导致其谱系间竞争更加激烈。另一个显著差异是，只有痤疮丙酸杆菌谱系在群体扩张及向成熟女性面部微生物群（FSM）转变期间获得速度最快。此阶段痤疮丙酸杆菌群体规模剧烈增长（105倍相比102倍），可能是导致这一现象的关键因素。
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