“特定微生物的影响取决于其他微生物也存在的整体大环境。”卡内基大学的 Will Ludington 领导的一个小组最新研究表明，胃肠道系统中不同种类微生物组群的相互作用会对健康有着巨大的和不可预测的影响。
他们在《国家科学院院刊》上发表了其研究结果。肠道微生物组群是由数以万计的微生物所组成的一个生态系统。人类肠道内微生物的多样性对研究肠道微生物的分类和了解它对其健康的影响提出了挑战。生物学家早就从对果蝇的研究中发现了肠道细菌的数量会影响果蝇的发育、繁殖能力和寿命。1927 年，加州大学伯克利分校的海伦·斯坦菲尔德发现，只要从实验室的果蝇身上清除肠道细菌，就能使它们的寿命延长 14%。如今，生物学家很有兴趣想确定作为一个整体的微生物群的作用是否比各个个体微生物之和的作用大。具体来说，单独的微生物群在多大程度上影响人类的生理和健康，以及这些组群的又在多大程度上取决于不同种群之间的相互作用?
Ludington 和他的团队使用果蝇肠道中天然简单微生物群来确定肠道生态系统。他们重复了 1927 年的斯坦菲尔德实验，他们发现当移除果蝇的特定微生物群时，它们的寿命延长了 23%，但还不清楚这其中有多少是由于个体微生物或是总体微生物生态学的影响所致。
Ludington 说: “我们惯常的思路为作为疾病致病因子的微生物是非黑即白的，即要么存在，要么不存在。我们的研究表明微生物组群的作用并非如此。特定微生物对机体的影响取决于有无其他微生物也存在的大环境。”随后，Ludington 的研究小组在斯坦菲尔德研究成果的基础上对果蝇肠道微生物群进行了解剖，并更好地了解了这些微生物是如何影响其宿主的生活。
Ludington 的研究小组开发了一个作用图文系统，展示了在果蝇肠中发现的五种细菌之间可能存在的相互作用，以了解它们是如何影响果蝇的发育以及其后代的产生和寿命。分析需要开发一个新的数学方法，这是基于一个五维立方体的几何结构，其中每个物种都是一个新的维度。
Ludington 的研究小组发现，微生物组群之间的相互作用对果蝇生理和个体物种的存在同样重要。就生命周期改变的23%的果蝇而言，单个微生物仅能占影响其 1 / 4，而微生物间的相互作用占了剩下的部分。这些相互作用对果蝇将其遗传物质传给下一代有很大的影响。Ludington 解释说: “我们检查了我们实验中果蝇的健康状况，检查它们存活和繁殖后代的机会时，我们发现在拥有大量后代而短寿命的果蝇与拥有极少后代的长寿命的果蝇之间存在着交替换位。这种交替换位是由微生物群相互作用所导致的，这意味着如果我们想了解微生物组群如何影响我们的健康，那么就需要对微生物组群如何影响宿主进行研究，而不仅仅是对单个微生物进行研究。”
此外，Ludington 研究小组开发的测量和分析工具表明，果蝇是了解人类和其他动物中更复杂微生物组群相互作用的一个很好的模型，对未来的工作有着很重要的作用。
陈至鑫 译
章静波 编
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