本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
我最近缺乏博客更新的几个原因之一是我正在找工作。我正在申请小型文理学院的助理教授职位，但这将非常困难——许多非常有才华和成就卓著的科学家将申请相同的职位。我正在做的事情之一是为我的简历建立一个配套网站，其中更详细地解释了一些事情。因此，我写了我在达顿实验室目前正在做的工作，并认为在这里分享它是有意义的。
达顿实验室研究在奶酪上生长的微生物，这在聚会上告诉人们时非常有趣。但是研究奶酪的原因远远超出了在实验室会议上享用美味佳肴的借口——我们正在研究微生物群落。如果您一直在关注，您可能听说过人类“微生物组”，即覆盖身体每个表面、充满我们肠道并且似乎在从糖尿病到抑郁症等所有方面都发挥重要作用的微小生物群落。这是一个显然重要的微生物群落，但复杂的多物种微生物群落无处不在（并且无处不在都很重要），从我们农作物下的土壤，到产生我们氧气的海洋，再到垃圾堆和生物反应器。问题是，它们很难研究。
这就是奶酪的用武之地。陈年奶酪的外表面（称为外皮）是复杂的多物种微生物群落。但至关重要的是，这种微生物群落比动物肠道或土壤中的微生物群落更容易研究。它是一个模型系统——就像大肠杆菌一直是分子生物学的模型，或者酿酒酵母是研究细胞生物学的模型一样，奶酪上的微生物群落是研究微生物生态学原理的易于处理的系统。
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我的项目正在寻找我们奶酪微生物中的水平基因转移（HGT）。细菌是无性繁殖的——当它们繁殖时，它们分裂成两个或多或少相同的副本。原则上，这切断了基因组的混合——所有基因都是“垂直”遗传的，换句话说，直接从父母传递给后代。但在实践中，确实发生了很多混合。无论是由于细菌病毒（噬菌体）意外地包装了一个受害者的基因并将它们带到另一个受害者那里，还是通过结合（这是最接近细菌性行为的东西），或者其他一些机制，细菌都在不断地相互共享它们的基因。
究竟为什么或如何甚至多久发生一次这种情况尚不完全清楚，但我并没有真正直接调查这些问题中的任何一个。我对 HGT 感兴趣，将其作为了解微生物群落中重要事物的一个窗口。你看，尽管奶酪微生物群落易于处理，但我们仍然缺少许多研究它们的传统工具。我们或许能够令人信服地表明两个物种之间存在相互作用，但要展示相互作用是什么有点棘手。所以我正在采取基因组方法——使用计算分析来筛选我们细菌的所有基因，看看我是否可以识别出一些模式，这些模式可以告诉我一些关于细菌认为重要的事情。
一种方法是寻找在奶酪基因组中富集的基因，与相关物种的非奶酪基因组相比，但要以任何接近统计严格性的方式做到这一点，将需要比我们拥有的更多的基因组。进化可能需要很长时间，并且具有影响的小差异可能很难从噪音中提取出来。相反，我正在研究 HGT。这里的基本原理是，虽然这些微生物的核心基因组看起来很像它们亲近的非奶酪亲戚，但可能存在具有超级重要功能的基因正在以高频率交换。找到一个全新的基因比找到一些略有不同的基因容易得多。
所以我正在编写一个软件包来扫描我们微生物的基因组，并提取出可能发生水平转移的基因。这在实践中的意思是，我正在将每个基因组与一堆其他基因组进行比较，如果软件看到一个基因在两个物种之间非常接近——比您根据它们的共同祖先预期的要接近得多——它就会被标记。为了理解这个基本原理，请考虑人类和鹦鹉。我们与鸟类有共同的祖先，大约在 3.2 亿年前，但仍然共享大量从该祖先那里传递下来的基因。当然，这些基因一直在沿途积累突变，所以尽管我们可以看到鹦鹉血红蛋白与人类血红蛋白相关，但它们在 A、C、G 和 T 水平上非常不同。如果我们发现一个基因在人类和鸟类中 99% 相同，我们可能不得不得出结论，这是水平基因转移的结果（尽管除了有意进行基因操作之外，我认为没有任何已知的方法可以使这种情况发生）。这就是我在我们的奶酪微生物中寻找的东西——在基因应该远得多相关的物种中基因的相似度达到 99%。
而且我已经找到了一堆！它们中的许多似乎都参与了获取营养，但您必须等待更多细节，直到我真正写完一篇论文……