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
微生物生活在密集而多样的群落中。在你的肠道或土壤中，生活着来自数千个物种的数十亿细菌。对这些群落的总DNA进行测序可以让我们得到一份那里多样性的目录，但它不能告诉我们关于这些生物之间的关系，群落如何形成，以及它们如何共同进化。在一篇引人入胜的新论文中，我的朋友瑞秋·达顿和本·沃尔夫，以及他们在哈佛大学文理学院系统生物学中心的同事朱莉·巴顿和马塞拉·桑塔雷利，提出了一个独特的实验性“生物体”来研究微生物生态系统的形成：奶酪。
也许说我对奶酪有特殊爱好是一种轻描淡写。多年来，我一直是本和瑞秋工作的忠实粉丝，本是我去年制作的关于奶酪微生物的视频中的明星。他们的新论文非常棒，总结了他们对来自10个不同国家的137种奶酪中细菌和真菌的分析，其中有许多令人惊讶的结果，以及对我们未来如何研究微生物群落的重要启示。
与其他富含微生物的环境相比，这些奶酪包含的微生物类型相对较少。在奶酪中，细菌只有14个属（分类等级中高于物种的级别），真菌只有10个属，且占总人口的1%以上。平均而言，每种奶酪的皮中只有6.5个细菌属和3.2个真菌属。数量如此之少，你可能会认为这些只是奶酪制造商添加的 starter cultures（起始培养物），但60%的细菌和25%的真菌不是有意添加的。
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除了 starter cultures（起始培养物）之外，微生物还可以通过几种方式进入奶酪的“微生物高速公路”。生牛奶中含有大量微生物，奶酪老化的环境也是如此，许多意想不到的菌株很可能在奶酪老化时附着在奶酪皮上。奶酪凝结后但在老化之前，奶酪制造商还会添加盐以增强风味并减缓细菌的生长。在奶酪中发现的几种菌株是耐盐海洋细菌，它们很可能搭乘了奶酪制造商在该步骤中添加的海盐。
不同类型的奶酪具有不同种类的细菌和真菌，这有助于每种奶酪的独特风味。通过比较每种奶酪中细菌的种群，本和他的同事可以识别出三种主要的微生物类型集群，这些集群与三种主要的奶酪皮类型相关——用蓬松的白色霉菌制成的 bloomy rind cheese（花皮奶酪），如布里奶酪和卡门贝尔奶酪，drier natural rind cheese（较干燥的天然奶酪皮奶酪），以及带有橙色细菌粘性涂层的 stinky washed rind cheese（臭味洗皮奶酪）。当观察微生物基因而不是仅仅是类型时，也出现了相同的集群：例如，编码产生具有“腐臭”或“汗味”气味的化合物的酶的基因与 washed-rind cheeses（洗皮奶酪）高度相关。
也许令人惊讶的是，奶酪中的微生物种群与奶酪的地理位置之间没有相关性。这并不意味着微生物风土不存在（如果他们查看物种而不是属的水平，可能会出现更多的地理相关性），但奶酪制造商在老化过程中创造的环境在决定微生物群落的最终形态方面更为重要。瑞秋说，当谈到微生物群落时，“如果你构建它，它们就会到来。”
所以这就是他们所做的：因为只有少数菌株，而且所有这些菌株都可以在奶酪凝乳上生长，该团队可以“体外”构建奶酪，看看会出现什么细菌。他们在96孔板中制作了数千个微型奶酪，并添加了在他们的分析中最常出现的6种细菌和5种真菌。为了重现每种奶酪的环境，他们要么制作较干燥的凝乳（天然奶酪皮），要么添加Galactomyces真菌（花皮奶酪），要么用盐溶液清洗凝乳（洗皮奶酪）。在实验结束时，即使所有孔都以相同的细菌和真菌种群开始，每种环境类型——天然、花皮或洗皮——都具有更接近常规“原位”奶酪的奶酪皮类型的种群。使用体外奶酪模型，他们还可以跟踪微生物种群随时间的变化，观察改变不同的环境条件（如pH值）如何影响细菌种群，并跟踪不同对细菌和真菌之间的相互作用。
我们才刚刚开始了解微生物群落是如何形成的以及它们是如何运作的。奶酪是一个令人惊叹的微生物生态系统，由数千年来驯化的微生物与来自农场、海洋和老化洞穴的“野生”微生物相互作用而产生。它们是由奶酪制造商构建的环境塑造的“半天然”生态系统，旨在培育特定的风味和质地。现在它们也是实验性生态系统，我们可以在其中学习如何设计和塑造新的微生物关系。
要了解更多信息，您可以查看Cell的“视频摘要”
并查看论文
奶酪皮群落为微生物多样性的原位和体外研究提供了易于处理的系统。
沃尔夫、巴顿、桑塔雷利和达顿。Cell: 158(2), 422-433.