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
这是一个坦白。我最初是一位令人尊敬的生态学家，研究热带雨林，然后在某个时候我的道路发生了转折，最终我到了今天这个地步，迷失在肚脐之中。
我知道这是怎么发生的。两年前，我们开始将实验室的大部分工作集中在公众参与上。使科学公开化的一种方法是与人们合作研究他们自己的生活（参见 yourwildlife.org）。我们就是这样做的。受到本科生 Britné Hackett 的想法和博士后 Jiri Hulcr 的微生物学技能（以及霍华德·休斯医学研究所的资助）的启发，我们大胆地前往了很少有人敢于或真正想去的地方：肚脐内部。我们看到了穿孔、一两次感染、棉絮，以及比我们感到舒适的更多的毛发。这很单纯，或者至少一开始是这样。
图片 1。我们大胆地前往了很少有科学家敢于前往的地方：脐部内部。我们向您保证，它们并不总是看起来这么漂亮。[照片由 Jalb 拍摄，Flickr Creative Commons].
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这个想法很简单。我们将培养人们肚脐中的细菌，为人们提供他们身上生命的视觉衡量标准，提醒人们无处不在的奥秘。然后我们注意到了一些更严重的事情。这可能是个回头的好时机，但我们团队似乎集体缺乏这种能力，所以我们勇往直前，深入到黏糊糊的未知领域。
我们很快发现，人们的肚脐在其中居住的物种方面有所不同。它们之间的差异比我们预期的要大。我们很感兴趣，所以我们决定对我们的研究更加认真。我们与 Noah Fierer（我实际上从未见过他本人）合作，使用分子方法来编译更完整的人们肚脐中居住的物种列表。事情就是从这时开始变得更加奇怪。我们预计，在使用这种更完整的采样方法后，不同肚脐中的物种会变得越来越相似（因为我们获得了每个肚脐中存在的物种的更完整的样本）。但它们变得更加不同了。
我们开始更认真地思考是什么解释了人与人之间的差异。我们发现了数百种甚至数千种物种，其中许多物种似乎是科学界的新物种。其中包括奇怪的物种，例如在我身上发现的一种物种，它似乎更喜欢分解杀虫剂。我们可以想象许多可能性，在喝咖啡和啤酒时，我们确实这样做了。我们开始阅读我们对肚脐了解不多的许多事情。我们问了一些愚蠢的问题，以便（我们希望）能够提出更聪明的问题。在一个特别黑暗的关头，我问了 灵长类动物学家安·约德，我是否可以对她的肚脐进行采样。接下来是一个尴尬的时刻，我不得不解释说我指的是她研究的狐猴的肚脐，然后是一个更尴尬的时刻，她礼貌地指出狐猴实际上并没有肚脐。在每一个转折点，我们都比我们想象的更无知，然而在每一个转折点，皮肤（包括肚脐）上的细菌似乎都更重要。越来越多的研究似乎指向这样的结论：多样化的皮肤微生物群有助于我们抵抗病原体，并可能阻止一些免疫功能障碍（包括过敏）。我们细菌的组成甚至可能影响我们约会和交配的方式。但是，是什么决定了我们拥有哪些细菌，哪些生命形式正在您阅读时在您身上分裂？
我们征集了更多的参与——更多的学生来帮助研究，更多的培养皿，以及来自参与者的更多想法，当然，还有更多的肚脐。人们提供了帮助。衬衫被撩起。拭子被插入并来回晃动。北卡罗来纳州立大学的内部审查委员会被反复咨询；他们咯咯地笑了，并答应了。肚脐对他们来说也是一个新的领域。
我们希望尽可能多地让人们参与这项事业，但我们也对人们肚脐细菌差异的原因变得非常好奇。人们可以想象许多因素会影响您皮肤上的细菌；您是剖腹产还是顺产出生，性别、年龄、体重、您是内凹型肚脐还是外凸型肚脐，您是住在城市还是乡村，您居住在什么气候中，您是否养狗，甚至您在哪里长大或您的母亲在怀您时住在哪里。
当我们观察肚脐时，我们看到了可怕的、令人瞠目结舌的生命丰富性。平均每个肚脐寄生着大约 50 种物种，而在所有肚脐中，我们发现了数千种物种（并且随着我们采样更多的肚脐，我们继续发现更多的物种）。这些物种中的绝大多数都是稀有的。立刻，一些生态学的和弦被触动了。肚脐让我想起了热带雨林。在一些热带雨林中，即使有许多种树木，也有少数物种既存在于大多数森林中，又在存在时很常见。这些物种被称为寡头；肚脐似乎也有寡头。
如果我们取两组人——在我们的例子中，一组是来自 2011 年科学在线 的参与者，另一组是 北卡罗来纳州自然科学博物馆 的参观者——一个样本中细菌物种的频率预测了它在第二个样本中的频率。例如，如果在科学在线的许多人身上发现了葡萄球菌属的物种，那么在北卡罗来纳州自然科学博物馆的许多人身上也发现了该物种（例如，查看我们迄今为止研究的不同群体的“肖像”，并在此处自行比较 此处）。这些是寡头。相反，不常见的物种往往总是很少见。如果在科学在线的极少数个体中发现了一个物种，那么它也很可能在参观自然科学博物馆的极少数人中被发现。事实上，科学在线物种的频率预测了自然科学博物馆样本中物种频率的大部分变异（反之亦然）。最常见的物种也往往是最丰富的（至少通过我们粗略的丰度衡量标准，即在我们的基因分析中特定形式的“读取”次数）。即使我们无法预测您会拥有哪些物种，我们也可以预测哪些物种在总体上最有可能和最不可能出现。
不到十几个寡头就占了我们研究中绝大多数细菌的出现和丰度。因此，虽然在肚脐中发现了非常非常多的物种，但一个非常小的子集似乎不成比例地重要。这些丰富、常见的形式也往往来自比我们可能通过机会预期的更少的进化谱系。总的来说，可以在我们肚脐中找到的物种似乎来自微生物进化树的各个角落，而那些丰富且常见的物种则来自更狭窄的谱系子集，这些谱系具有适应您身体这种干燥、营养贫瘠的沙漠的特定适应性（例如，参见此处突出显示的物种 此处）。
图片 2：肚脐寡头的肖像。从左上角顺时针方向：微球菌、梭菌、芽孢杆菌、葡萄球菌 [照片由 Neil McCoy 拍摄]
还有其他发现。一位参与者自我报告说他已经多年没有洗澡了（就其本身而言，这是一个“发现”，尽管不是我们真正预期的那种）。有趣的是，他是仅有的两个人之一，我们不仅在他身上发现了细菌，还发现了古菌；他寄生了两个物种！我们很乐意（尽管使用更长的拭子）对更多从不洗澡的人进行采样。与我们相比，这些人可能更代表我们身体在几代人之前存在的状态，那时定期洗澡开始变得流行。换句话说，我们那位不洗澡的参与者比我们大多数人更接近古代的国王或女王。也许我们需要去火人节才能找到其他卫生皇室成员。
所有这些都是我们在 我们在 PLOS ONE 上发表的新论文 中报告的内容，但我想告诉您论文中没有的内容，我们真正的问题，故事的其余部分。虽然能够预测哪些细菌物种在普通肚脐中常见和/或丰富很有趣，但我们似乎无法解释的是，哪些物种存在于任何特定的肚脐中，比如卡尔·齐默（他写过关于 他自己的毛茸茸的肚脐）。我们很想知道是什么解释了为什么我的肚脐以一组物种为主，而卡尔·齐默的肚脐以另一组物种为主。这应该很容易弄清楚。我们可以测试肚脐细菌的差异是否倾向于与人们生活中的其他差异相关联。
我实验室的曼迪·特劳德已经开始做这项工作；曼迪是一位生物数学家，她看着窗外的生活景观，看到的是 1 和 0。她看着肚脐，看到的也是如此。当曼迪开始考虑肚脐数据的 1 和 0 时，她看到了一些非常有趣的东西，然后引导我们将我们带入了一个兔子洞，我们至今尚未逃脱。曼迪做了一项分析，她检查了是否可以根据个体肚脐细菌的组成将个体分组。您可以在下面看到曼迪分析的一个示例。总的来说，在许多不同的分析中，曼迪倾向于发现人们根据他们的细菌物种聚集成分组。有些人的肚脐里有山毛榉林，或者至少是他们的细菌同源物，有些人的肚脐里有枫树林。我们怀疑那些不同的森林以不同的方式运作，这是可以检验的，尽管我们还没有进行检验。那是很酷的部分。不酷的部分是，我们考虑过的任何变量似乎都无法解释这些不同的群体；不是年龄，不是性别，不是种族，不是内凹型与外凸型，不是您现在居住的地方，不是您长大的地方，不是您是否养狗。不，不，不，都不是。我们看到了一些暗示（例如，您长大的地区的影响的暗示），但这些暗示到目前为止已被证明是虚幻的，并且取决于我们如何运行分析。它们将我们带到了漫长的道路上，最终又绕回了我们开始的地方，脐带的粗短结。
图片 3：在此图像中，每个红色圆圈代表一个人（或者实际上是一个人的肚脐）。线条代表人们之间共享的细菌物种，线条越深，共享的物种越多。网络分析表明，根据肚脐细菌，似乎至少有两种基本类型的人。如果细菌是树木，这类似于有些人的肚脐里有海滩森林，而另一些人的肚脐里有枫树林。这是真的，我们只是说不出原因。
我们现在已经采样了更多的肚脐，希望在看到更多样性后，我们能够理清正在发生的事情。我们将在即将发表的第一篇论文中纳入 66 个样本，或者现在拥有的 300 个样本，我们很快将拥有超过 600 个已处理的人员样本，这些人来自北美各地。有了这种多样性，我们很可能开始根据他们脐部的亲密森林来解释人与人之间的差异。另一方面，我们可能仍然无法解释我们的差异；可能部分决定谁寄生在您身上的是随机的，这是一个花哨的科学词汇，用来形容命运和宇宙的偶然性在您的肚脐中汇合时会发生什么。当然，尽管到目前为止我所说的一切都局限于肚脐，但我们将肚脐视为更广泛的皮肤的一个例子。同样的谜团潜伏在耳朵、鼻子、眉毛、脚趾甲，尤其是腋窝中（腋窝是身体真正的对跖点，很少有人真正去过那里）。虽然我们已经开始了解我们如何继承我们精确的基因构成，但我们离解释您身上更大基因多样性的组成，即您的微生物的基因，还差得很远。我们知道这些物种很重要；它们每天每时每刻都在影响您的健康和气味。我们只是不知道是什么决定了它们是谁，现在还不知道。
注：如果您想参与我们未来的研究，您可以在 yourwildlife.org 注册，加入我们的电子邮件列表。我们现在正在为 后院蚂蚁、地下室驼蟋、您家周围的细菌 等的研究招募参与者。腋窝探索 即将到来，如果——当我们完成下一批样本时（我们总是比我们希望的要慢得多）——我们看到更多关于到底发生了什么的线索，也可能会进行更多的肚脐采样。有关其中一些项目以及我们和其他人在我们日常生活其他领域发现的更多背景信息，请参见 www.robrdunn.com。