Studies of the human microbiome have revealed that even healthy individuals differ remarkably in the microbes that occupy habitats such as the gut, skin and vagina. Much of this diversity remains unexplained, although diet, environment, host genetics and early microbial exposure have all been implicated. Accordingly, to characterize the ecology of human-associated microbial communities, the Human Microbiome Project has analysed the largest cohort and set of distinct, clinically relevant body habitats so far. We found the diversity and abundance of each habitat’s signature microbes to vary widely even among healthy subjects, with strong niche specialization both within and among individuals. The project encountered an estimated 81–99% of the genera, enzyme families and community configurations occupied by the healthy Western microbiome. Metagenomic carriage of metabolic pathways was stable among individuals despite variation in community structure, and ethnic/racial background proved to be one of the strongest associations of both pathways and microbes with clinical metadata. These results thus delineate the range of structural and functional configurations normal in the microbial communities of a healthy population, enabling future characterization of the epidemiology, ecology and translational applications of the human microbiome. The Human Microbiome Project Consortium reports the first results of their analysis of microbial communities from distinct, clinically relevant body habitats in a human cohort; the insights into the microbial communities of a healthy population lay foundations for future exploration of the epidemiology, ecology and translational applications of the human microbiome. The Human Microbiome Project (HMP), supported by the National Institutes of Health Common Fund, has the goal of characterizing the microbial communities that inhabit and interact with the human body in sickness and in health. In two Articles in this issue of Nature, the HMP Consortium presents the first population-scale details of the organismal and functional composition of the microbiota across five areas of the body. An associated News & Views discusses the initial results — which, along with those of a series of co-publications, already constitute the most extensive catalogue of organisms and genes related to the human microbiome yet published — and highlights some of the major questions that the project will tackle in the next few years.

The Close and Personal Biome Fortunately, our skin is readily accessible for ecological studies of the microbial communities that influence health and disease states. Grice et al. (p. 1190 ) present a metagenomic survey of body sites from 10 healthy human individuals sampled over time. Although, altogether 18 phyla were discovered, only a few predominated. The most diverse communities were found on the forearm and the least behind the ear, but between people the microorganisms living behind the knees, in the elbow, and behind the ear were most similar. This finding might have some bearing on the common occurrence of atopic dermatitis in these zones, although no similar relationship was discerned between skin microbial flora and psoriasis.

A variety of microbial communities and their genes (the microbiome) exist throughout the human body, with fundamental roles in human health and disease. The National Institutes of Health (NIH)-funded Human Microbiome Project Consortium has established a population-scale framework to develop metagenomic protocols, resulting in a broad range of quality-controlled resources and data including standardized methods for creating, processing and interpreting distinct types of high-throughput metagenomic data available to the scientific community. Here we present resources from a population of 242 healthy adults sampled at 15 or 18 body sites up to three times, which have generated 5,177 microbial taxonomic profiles from 16S ribosomal RNA genes and over 3.5 terabases of metagenomic sequence so far. In parallel, approximately 800 reference strains isolated from the human body have been sequenced. Collectively, these data represent the largest resource describing the abundance and variety of the human microbiome, while providing a framework for current and future studies. The Human Microbiome Project Consortium has established a population-scale framework to study a variety of microbial communities that exist throughout the human body, enabling the generation of a range of quality-controlled data as well as community resources. The Human Microbiome Project (HMP), supported by the National Institutes of Health Common Fund, has the goal of characterizing the microbial communities that inhabit and interact with the human body in sickness and in health. In two Articles in this issue of Nature, the HMP Consortium presents the first population-scale details of the organismal and functional composition of the microbiota across five areas of the body. An associated News & Views discusses the initial results — which, along with those of a series of co-publications, already constitute the most extensive catalogue of organisms and genes related to the human microbiome yet published — and highlights some of the major questions that the project will tackle in the next few years.

In colony collapse disorder (CCD), honey bee colonies inexplicably lose their workers. CCD has resulted in a loss of 50 to 90% of colonies in beekeeping operations across the United States. The observation that irradiated combs from affected colonies can be repopulated with naive bees suggests that infection may contribute to CCD. We used an unbiased metagenomic approach to survey microflora in CCD hives, normal hives, and imported royal jelly. Candidate pathogens were screened for significance of association with CCD by the examination of samples collected from several sites over a period of 3 years. One organism, Israeli acute paralysis virus of bees, was strongly correlated with CCD.

Atopic dermatitis (AD) has long been associated with Staphylococcus aureus skin colonization or infection and is typically managed with regimens that include antimicrobial therapies. However, the role of microbial communities in the pathogenesis of AD is incompletely characterized. To assess the relationship between skin microbiota and disease progression, 16S ribosomal RNA bacterial gene sequencing was performed on DNA obtained directly from serial skin sampling of children with AD. The composition of bacterial communities was analyzed during AD disease states to identify characteristics associated with AD flares and improvement post-treatment. We found that microbial community structures at sites of disease predilection were dramatically different in AD patients compared with controls. Microbial diversity during AD flares was dependent on the presence or absence of recent AD treatments, with even intermittent treatment linked to greater bacterial diversity than no recent treatment. Treatment-associated changes in skin bacterial diversity suggest that AD treatments diversify skin bacteria preceding improvements in disease activity. In AD, the proportion of Staphylococcus sequences, particularly S. aureus , was greater during disease flares than at baseline or post-treatment, and correlated with worsened disease severity. Representation of the skin commensal S. epidermidis also significantly increased during flares. Increases in Streptococcus, Propionibacterium , and Corynebacterium species were observed following therapy. These findings reveal linkages between microbial communities and inflammatory diseases such as AD, and demonstrate that as compared with culture-based studies, higher resolution examination of microbiota associated with human disease provides novel insights into global shifts of bacteria relevant to disease progression and treatment.

Microbial sequencing of samples obtained from multiple skin sites in healthy human adults shows that core-body and arm sites are dominated by fungal species of the genus Malassezia, whereas foot sites show high fungal diversity, and that skin topography is associated with differential compositions of bacterial and fungal communities. As well as protecting against invasion by pathogens, our skin plays host to a varied population of microbes, some of which have important roles in human health and disease. The bacterial component of these communities is by now fairly well known, but our knowledge of the fungal members of the skin microbiota remains limited. Here Julia Segre and colleagues construct a map of the fungal species diversity at 14 different skin sites from 10 healthy adults, and compare this with the bacterial flora. They find that fungal richness varies across the body, and that bacterial and fungal communities are shaped by different factors. One finding with particular relevance to disease is that microbial communities around the feet that are commonly affected by fungal disease, such as athlete's foot, tend to be unstable. This instability may provide opportunities for harmful microbes to flourish. This finding highlights the need to develop new treatment strategies that specifically target microbial imbalances. Traditional culture-based methods have incompletely defined the microbial landscape of common recalcitrant human fungal skin diseases, including athlete’s foot and toenail infections. Skin protects humans from invasion by pathogenic microorganisms and provides a home for diverse commensal microbiota1. Bacterial genomic sequence data have generated novel hypotheses about species and community structures underlying human disorders2,3,4. However, microbial diversity is not limited to bacteria; microorganisms such as fungi also have major roles in microbial community stability, human health and disease5. Genomic methodologies to identify fungal species and communities have been limited compared with those that are available for bacteria6. Fungal evolution can be reconstructed with phylogenetic markers, including ribosomal RNA gene regions and other highly conserved genes7. Here we sequenced and analysed fungal communities of 14 skin sites in 10 healthy adults. Eleven core-body and arm sites were dominated by fungi of the genus Malassezia, with only species-level classifications revealing fungal-community composition differences between sites. By contrast, three foot sites—plantar heel, toenail and toe web—showed high fungal diversity. Concurrent analysis of bacterial and fungal communities demonstrated that physiologic attributes and topography of skin differentially shape these two microbial communities. These results provide a framework for future investigation of the contribution of interactions between pathogenic and commensal fungal and bacterial communities to the maintainenace of human health and to disease pathogenesis.

Skin Specifics Much of the recent attention paid to the trillions of bacteria that colonize our bodies has been given to the bacteria that reside in the gut. Naik et al. (p. 1115 , published online 26 July) report that colonization of the skin with commensal bacteria is important for tuning effector T cell responses in the skin and for protective immunity against cutaneous infection with the parasite Leishmania major in mice. In contrast, selective depletion of the gut microbiota, which plays an important role in modulating immune responses in the gut, had no impact on T cell responses in the skin.

The varied topography of human skin offers a unique opportunity to study how the body's microenvironments influence the functional and taxonomic composition of microbial communities. Phylogenetic marker gene-based studies have identified many bacteria and fungi that colonize distinct skin niches. Here metagenomic analyses of diverse body sites in healthy humans demonstrate that local biogeography and strong individuality define the skin microbiome. We developed a relational analysis of bacterial, fungal and viral communities, which showed not only site specificity but also individual signatures. We further identified strain-level variation of dominant species as heterogeneous and multiphyletic. Reference-free analyses captured the uncharacterized metagenome through the development of a multi-kingdom gene catalogue, which was used to uncover genetic signatures of species lacking reference genomes. This work is foundational for human disease studies investigating inter-kingdom interactions, metabolic changes and strain tracking, and defines the dual influence of biogeography and individuality on microbial composition and function.

Three patients who received visceral-organ transplants from a single donor on the same day died of a febrile illness 4 to 6 weeks after transplantation. Culture, polymerase-chain-reaction (PCR) and serologic assays, and oligonucleotide microarray analysis for a wide range of infectious agents were not informative.