本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
我猜想,“食物问题”的读者和《细胞》杂志的读者在维恩图上重叠的部分不多,但本周这种情况应该会改变。《细胞》是生物科学出版界的三巨头之一(另外两个是《自然》和《科学》),通常刊登的是关于细胞生物学(广义定义)的晦涩难懂、术语繁多的前沿研究——去年这个时候,他们发表了我自己的研究生工作。但是本周的期刊是一个关于食物的特刊,其中充满了本博客读者会感兴趣的内容,而且其中许多文章的可读性很高。
不幸的是,基本上所有内容都处于付费墙之后,因此如果你没有机构访问权限,那就没戏了。但是,我将在下周尽我所能总结其中几篇论文——你只能相信我的话了。
首先是我的现任主管雷切尔·达顿和她以前的博士后本·沃尔夫撰写的一篇论文,他现在在塔夫茨大学拥有自己的实验室。
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我认为这个标题很明确——这篇综述的重点是发酵食品可以成为研究微生物生态系统的绝佳模型。我们知道微生物生态系统与我们的环境、农业和健康密切相关,但在其大部分历史中,微生物学领域一直局限于孤立地研究单个微生物物种。
这不是微生物通常的生存方式。我们不会研究鱼缸里的金鱼,并期望了解整个海洋生态系统。但是,整体研究任何生态系统都是一项具有挑战性的任务,当在单克材料中有数十亿个研究对象时,这更是如此。那么,我们如何才能解开人类微生物组的无数复杂性,尤其是在考虑到肠道中绝大多数物种都无法在实验室中培养的情况下?
这就是发酵食品的用武之地。传统的发酵食品含有复杂的、多物种的微生物群落,但在实验室中更容易操作。为了比较,让我们考虑这样一种情况:我们想要比较两种微生物的生长,无论是单独生长还是共同生长,以了解相互作用如何影响彼此。在动物肠道中进行这项实验(以模拟肠道微生物组)是一项挑战——正常动物的肠道中已经有数万亿个微生物。因此,你必须制造“无菌”动物——基本上是通过剖腹产分娩小鼠,然后在无菌的盒子中用过滤后的空气进行人工饲养,并且不与外界接触。这已经完成了,但是这些小鼠非常昂贵,而且结果的解释可能会因宿主的生物学特性而变得模糊(这些小鼠不健康)。
但是,用奶酪做同样的事情很容易(相对而言):只需将一些牛奶凝乳冷冻干燥,与一些琼脂混合,然后在高压灭菌器中进行消毒。然后,随意添加微生物。
这些发酵食品中的微生物也更容易在实验室中培养。我们知道如何创建一个适合它们生长的环境——我们已经这样做了数千年。制造一个类似肠道的环境远没有那么实际。
如果我们的真正目标是了解肠道、土壤或海洋,那么这些系统显然并不完美。但是在我看来,在果蝇中研究遗传学已经深刻地改变了我们对人类遗传学的理解。模型系统在生物学中有着悠久的历史。虽然所有模型都是错误的,但有些是有用的。发酵食品绝对可以用来研究微生物生态系统,而且碰巧也相当美味。