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看不见的“房客”:从微生物上”窥探”房间里的秘密
#前沿

微生物:看不见的“入侵者”,超酷的“盟友”。图片来源:sgugenetics.pbworks.com

也许下次搬家的时候,你会把牙刷什么的抛在脑后,不过有一样东西你一定会“随身携带”:微生物。数以百万的微生物搭着你的“顺风车”四处移动,轻松自如,毫不费力。不同的人,会携带有不同个人特征的微生物菌群,而在你入住到一个新的房屋内几个小时之后,它们就将“殖民”到房间里,并会在24小时内“宣布”:这个房间被我们承包了。而以上,仅仅是“家庭微生物群落研究”结果内的很小一部分。

这是科学家们第一次尝试追踪微生物如何从我们的身体上来到房间,以及它们如何由房间转移到我们身体上来。“我们已经得知,有些微生物会让我们增重,有些则会影响我们神经系统的发育,而我们则试图了解这些微生物在家庭中的来龙去脉。”芝加哥大学的杰克•吉尔伯特(Jack Gilbert )如是说。吉尔伯特是这项研究的领导者,研究结果于近日发表在《科学》杂志上。

微生物“签名”意味着啥?

我们携带的微生物数量是多少呢?大概有我们自己的全身细胞数量的十分之一。每当我们呼吸、打喷嚏或者咳嗽时,我们都会留下这些微生物的“痕迹”。同样,通过接触或者间接接触,其他人也会将他们的微生物留在房间内,并传递到我们身上。而根据我们在房屋内停留时间的长短,我们携带的微生物在房屋内留下“痕迹”也会有一些差别。尽管如此,我们仍然对这些留在房间内的以及我们身体上的“小东西”之间的关系一无所知。

人体和周围的微生物"签名"示意图。图片来源:研究论文

针对以上的问题,吉尔伯特和他的同事们开始了他们的“家庭微生物群落”研究。研究人员绘制了七个家庭的微生物特征,其中的三个家庭在实验途中会搬到别处。这些家庭来自美国各地,拥有不同的社会、经济以及种族背景。六周后,研究人员再次对这些家庭的家庭成员和家庭空间进行微生物采样。他们采集了脚、手以及鼻子等身体部位,还从不同房屋的门把手、地板、开关和厨房柜台等地方采集了微生物样本。

接着,通过扩增以及基因测试,吉尔伯特的团队分离出了超过两万种微生物物种。每个家庭的微生物物种都不尽相同,也就是说,不同的家庭可以用各自不同的微生物“签名”来互相识别区分。结果发现,对于那些搬入新家的家庭,这些“签名”微生物迅速地转移到了新的家庭生活空间里,而且铺天盖地地取代了房间原有的微生物种类。根据吉尔伯特的研究,这些“殖民者”只需3小时就可以覆盖到每个房间里,24小时就能完全取代之前房间内的微生物。

不同身体部位(手、脚、鼻子等)与房间区域(门把手、厨房、地板等)的“微生物交叉度”。OTU:operational taxonomic unit,操作分类单元。方块颜色越偏红、OTU值越大,则两者之间的微生物群落越为相似,微生物转移越频繁,反之亦然。看来就OTU而言,卧室地板和厨房地板差不多嘛。图片来源:研究论文

不出所料,最常发生微生物转移的地方是手和门把手以及地板与脚之间。不同的家庭之间,微生物差异最大的地方是地板。在家庭内部,父母与年幼的孩子,以及夫妻之间微生物的差异则是比较小的。而青少年们,由于经常有自己独立的空间和生活,和父母的微生物菌群差异比较大。对于年幼的孩子和肠道菌群被抗生素破坏的人群,他们更容易“接受”别人的微生物菌群。吉尔伯特正在说服他的妻子买条狗,因为家庭宠物如果清洁得当,则常常会是“优秀微生物”的提供者。这能够增加家庭微生物群落的多元化,并且被证明能够减少脆弱性过敏。

那么它们能做些什么?

吉尔伯特说道,由于不同的家庭有不同的微生物“签名”,研究人员能够用微生物来绘制家庭周围这些家庭成员的运动轨迹,并由此“监控”成员之间的相互作用。“我们能够知道,有多少人生活在房子里,以及这些人的关系是什么。”吉尔伯特如是说。

不同的七个家庭间的微生物“签名”不尽相同。图片来源:研究论文

他讲述了一个案例:其中的一对夫妇把房间出租给了一个男房客。研究人员通过分析微生物“签名”得出,两个男人使用一间卫生间,而女性则使用另一间——这一结果得到了这对夫妇和男房客的证实。吉尔伯特表示,从理论上来说,这项研究能监测到一对新的感情,或者指示婚外恋。而如果建立一个史无前例额的微生物“签名”数据库,那么犯罪现场遗留的微生物“指纹”也许能够用来识别犯罪。

在短期内,这项工作结果能够用来识别屋里是否进过小偷,或者通过皮肤微生物对比识别一桩犯罪案件的凶手与受害人。据此,吉尔伯特和他的团队正在和美国警方展开合作。(编辑:Microsoft YaHei', 'WenQuanYi Micro Hei', SimHei, tahoma, sans-serif; line-height: 30px; vertical-align: baseline; color: rgb(51, 51, 51); text-decoration: none; letter-spacing: 0.9599999785423279px;">Jerrusalem)

文章题图:www.plaqpro.com.au

参考文献:

  1. S. Lax et al.(2014) Longitudinal analysis of microbial interaction between humans and the indoor environment