戴磊跨界破解生物学难题,人体微生物群落研究(3)
研究微生物疗法的 MIT 生物学家塔米?利伯曼(Tami Lieberman)认为,想要在实验室中完全复制人体微生物菌落的状态非常困难,但 “这不意味着努力是白费的”。她正与戈尔讨论一项新的合作,以测试和预测人类肠道环境中微生物之间的相互作用。
微生物群落:不止一种研究方法
目前,戈尔采用了 “自下而上” 的研究思路,尝试搞清楚每种微生物作用,然后再推广到大范围微生物物种。但当系统发展到一定规模,具备更加复杂的特性时,这种方法的局限性就会显现 ——构建成千上万物种之间的相互关系异常困难。
波士顿大学的理论物理学家家潘卡吉?梅塔(Pankaj Mehta)表示,虽然戈尔的研究成果令人印象深刻,超出了他的预期,但他对戈尔能走多远持怀疑态度。
他认为,如果预测结果的方法是基于对每个元素的完全掌握,那么当系统变得非常复杂时,就会变得几乎无法预测。
不论评价如何,戈尔等人的研究会坚持下去。他们已经研究了 40 种不同环境下的 20 种土壤细菌,获得了超过 18 万对相互作用关系。初步结果是,一种微生物受益于另一种微生物的相互作用关系比想象中普遍得多。这可能会颠覆科学家对微生物菌落行为的传统认知。
根据戴磊的介绍,针对人体微生物群落的研究,至少存在三个层面的研究思路。第一种是针对基因组表达,研究结构对基因表达的影响,重在理解 3D 结构。第二种称之为调控,比如用噬菌体清除群落内的一种细菌,进行对照研究。第三种就是利用合成生物学的方法,降低复杂度,从人工合成细菌开始,组装一个群落,从 “造物” 的过程中去理解它。
不仅仅是在美国,中国的研究人员也在开展人体微生物群落的相关研究。深圳未知君生物科技有限公司创始人谭验对 DeepTech 说:“戈尔采用的方法是‘自下而上',从菌株开始,现在大量的方法是‘自上而下',对人群进行队列试验”。未知君则同时开展了 “自上而下” 和 “自下而上” 的研究。他们收集了大量了临床数据,用 “自上而下” 的方法进行分析。同时,也采用合成生物学的方法,敲除细菌的基因,然后为群落建模验证。
人体微生物群落的研究还处在初级阶段,任何一种研究思路都具有重意义。正如戈尔教授所说:“我们现在只是打地基,类似于物理学家理解量子力学和原子的方式,” 它表示,“物理学家试图理解氢的性质,并非因为他们对氢多感兴趣,而是如果我们不了解氢,就不能进一步了解在氢基础上构建的物质。”
文章来源:《中国微生态学杂志》 网址: http://www.zgwstxzz.cn/zonghexinwen/2021/0223/361.html