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微生物群落的多樣性是環境與健康研究中極具價值的指標。透過 16S rRNA 定序技術，我們可以深入了解樣本內（Alpha 多樣性）與樣本間（Beta 多樣性）的菌群組成差異。不同的多樣性指標與統計方法，能協助我們評估微生物群落的豐富程度、均勻性，以及群落結構的穩定性與變化。
🧬 Alpha 多樣性分析（Alpha Diversity）
Alpha 多樣性是指「單一樣本內的菌群多樣性」，通常用於衡量樣本中的微生物豐富度與均勻度。
常見指標：
Observed OTUs / ASVs：實際觀測到的物種數量。
Chao1：估計物種豐富度，強調低豐度物種。
Shannon index：考慮物種數量與分布均勻程度。
Simpson index：衡量優勢物種的主導程度。
可視化方式：
稀疏曲線（Rarefaction curve）：觀察物種數是否已飽和。
箱型圖（Boxplot）：比較不同組別樣本之間的多樣性差異。
目的：
瞭解樣本本身菌相是否豐富、多樣、或由單一物種主導。
可用於比較 treatment/control、疾病/健康組間之差異。
🧭 Beta 多樣性分析（Beta Diversity）
Beta 多樣性是指「不同樣本之間的菌群組成差異」，用於評估整體菌群結構的變異。
距離計算方法：
Bray-Curtis 距離：考慮物種豐度的相異度。
Jaccard 距離：僅考慮物種有無。
UniFrac（weighted/unweighted）：結合系統發生關係的距離（基於演化樹）。
常見降維方法與圖示：
PCoA（主座標分析）
NMDS（非度量多維尺度分析）
PCA（主成分分析）
t-SNE / UMAP（高維視覺化）
群組比較：
Adonis / PERMANOVA：檢定群間差異是否顯著。
ANOSIM / MRPP：用於非參數群組差異檢定。
可視化方式：
2D/3D ordination 圖：以點表示樣本，顏色代表組別。
群聚樹（Clustering tree）：UPGMA 等法分群樣本。
目的：
分析 treatment/control 或不同環境來源間的群落組成差異。
評估樣本間是否存在明顯的菌群聚類趨勢。
📦 分析工具推薦
phyloseq（R）：整合多樣性分析、可視化。vegan（R）：PERMANOVA、NMDS、距離矩陣分析。qiime2 diversity core-metrics-phylogenetic：提供一鍵分析。
這些多樣性分析能協助你解釋微生物群落的組成穩定性、環境變化影響、以及潛在的生物學意義。
若已完成 ASV 表（seqtab.nochim）與分類註解（taxa），即可導入 phyloseq 或 QIIME2 進行這些分析。
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