用軟體角度來說，定序分析是一種逆向工程

如果說軟體人是用精巧的手
在鍵盤中跳躍 組出一個一個實用的程式與系統

那生資人就是
在鍵盤中跳躍 拆解一個一個造物者設計好的程式(生物)
試圖了解原先沒有註解的程式碼(基因序列)
對! 造物者寫Code的時候 居然都不加註解
還要人類幫忙加
這跟逆向工程有87%像了

偉大的研究者們拿定序技術做了些什麼

在踏入一門新領域時
有一些憧憬與學(為)習(了)動(畢)機(業)
想必是不可或缺的

於是挑選了幾篇定序技術於16S的美美應用圖介紹給大家

1. 探討我們吃下去的益生菌到底有沒有活呢 ?

市面上太多益生菌產品了，
但要能真正發揮作用，
吃下去的益生菌就必須能夠在我們的腸道長期居住(定殖)，
很多吃下肚之後被胃酸、腸道環境造成適應不良鼠掉，
甚至被原本居住在腸道中的其他細菌們趕跑
(畢竟誰會白白讓外來入侵者來搶資源呢?
所以益生菌就必須與原住民(菌)進行生存競爭!!!

為了實驗上述假說
研究者用16S定序技術分析腸道菌相
讓受試者吃下比菲德氏龍根菌 AH1206 (Bifidobacterium longum AH1206)
然後就發現有些人吃了之後 進去的益生菌被殲滅了(定不到該菌的序列)xD
用定序發現 原來這些人腸道已經有相似的菌種(相似功能)
推論在資源上高度競爭 原生菌種打敗了外來菌種!!

平均豐富度柱狀圖。在益生菌無法定殖的受試者中，發現不同品系的 Bifidobacterium longum - OTU11 大量存在(紅框)，益生菌能定殖的受試者則無觀察到該品系菌，推論吃進去的 AH1206益生菌被同種的 OTU11 給打敗了QQ。P 為益生菌成功定殖組 NP無法定殖益生菌組，橫軸是菌相對豐富的比值，縱軸則是不同的菌。(Maldonado-Gómez, María X., et al., 2016)

2. 森林大火後土壤有哪些菌會是優勢種 / 先驅物種

野火燒不盡 春風吹又生
森林大火是森林循環的過程
當一切都被Reset後 (焦黑一片
森林資源重新分配與規劃
土壤有哪些菌會搶先出來繁衍 ?
有哪些菌則是被天擇掉了Q

研究人員採樣了北美50個被野火燒過的土壤
進行16S定序分析
發現有一些菌(下圖紅框) 火越燒他們會越嗨 (?
Proteobacteria 變形菌門
Actinobacteria 放線菌門
屬於大火後會快速增長成為優勢的細菌

相反的，也有些菌會芭比Q
大火過後就像是菌間蒸發一樣，慘遭天擇(下圖藍框)
例如 Chloroflexi 綠彎菌門

不同分類(門)的菌以不同顏色標色，橫軸是各類菌，縱軸則是大火對菌的影響程度，中間線附近則是大火前後反應相差不大的菌。(Whitman, Thea, et al., 2019)

3. 螞蟻腸道與土壤菌相調查

研究人員這次把紅火蟻給磨了 土也給萃取了
抽起DNA 抓來做16S定序
想知道火蟻腸道菌與巢土、附近土壤有無差異

結果發現火蟻腸道與土壤有差異
巢土與附近土穰的PCA主成份分析則無顯著差異

PCA 主成份分析圖。RIFA 是入侵紅火蟻的縮寫，每個點則代表一個樣本，三種顏色分別代表火蟻、巢土(+)、附近土壤(-)，點的距離越近相聚在一塊，代表彼此菌相越相似，可以發現火蟻與土壤菌相明顯不同，巢土(+)與附近土壤(-)則相近。(這張圖在後續會教到如何產出，前兩點的則是要再自行繪製) (Travanty, Nicholas V., et al., 2022)

看完成品，明天準備看技術

事實上，文獻中有更多漂亮的視覺化圖表，
總覺得定序分析的圖是考驗者資料科學家的美感，
無論是柱狀圖、PCA、圓餅圖甚至還有同心圓等等，
漂亮的圖就是會讓人心情好~
之後都會陸續介紹!
明天先來看看，定序技術的原理!