本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
上週對我來說是意義重大的一週——我告別了我的舊實驗室，我在那裡工作了過去 5 年。離開比我想象的要難。研究生院有時很艱難，但這是一次非常積極和有益的經歷，這在很大程度上歸功於實驗室的人們。
話雖如此，我對我的新職位以及我即將加入的新實驗室感到非常興奮，尤其是因為我將要做的研究將與這個部落格超級相關。我在一個實驗室工作，該實驗室研究微生物群落——生活在乳酪外皮上的多樣化微生物群落！
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為什麼會有人想這樣做（好吧，除了乳酪美味這個顯而易見的事實之外）？
微生物群落研究
大量的精力和研究資金被用於瞭解人類微生物群落。在你的腸道中生活著大約 100 萬億（帶 T）個微生物，這意味著細菌的數量是自身細胞數量的 10 到 1 倍。更令人震驚的是，微生物基因的數量比你區區約 20,000 個基因多 100 倍。
如此豐富的遺傳資訊本身就很有趣，但這並不是我們投入數百萬美元研究它的原因。這些腸道居民對人類健康有著深遠的影響，從肥胖症和糖尿病到過敏和自身免疫性疾病，無所不包。但問題是：腸道微生物群落真的很難研究。
腸道微生物的挑戰
有很多因素使得研究腸道微生物群落變得困難。首先：它非常多樣化。有數千種物種，其中許多物種尚未被表徵。我們甚至不知道我們自己所有基因的功能，更不用說腸道中數十萬個微生物基因的功能了。其次：許多微生物不可培養，或至少不容易培養。如果我們無法在實驗室中培養微生物，就很難研究它們。腸道中的許多物種在暴露於氧氣時會死亡，因此需要使用完全密封大氣層的“厭氧”室。
第三個，也許也是最困難的挑戰是，這些微生物的自然棲息地是在動物腸道中。當然，我們有小鼠和其他模式生物來研究這些群落，但如果我們想研究特定的微生物，我們必須創造所謂的“無菌”小鼠。通常，動物在出生後立即開始被微生物定殖。為了使小鼠免受外部微生物的侵害，必須用大劑量抗生素處理它們，並在出生後立即轉移到無菌氣泡中。這些小鼠可以重新定殖少量微生物，但無菌小鼠非常不健康——事實證明，我們腸道中的居民對於以我們尚不完全理解的方式保持我們的健康非常重要。
乳酪作為模型
我們需要了解多樣化的微生物群落如何相互作用，但在腸道中這樣做很困難。為什麼不轉向模型系統，在那裡多樣化的微生物群落相互作用，但在一個更容易研究的環境中呢？我們在生物學中長期使用模型系統——我上面提到的小鼠就是模型。乳酪外皮含有多樣化的微生物群落，但它們不像腸道中的微生物群落那麼複雜，而且每一種微生物都可以在空氣中、室溫下、在簡單的基質上生長。
那麼我們可以從這些模型群落中學到什麼呢？事實證明，很多——實驗室已經有一篇相當重要的論文即將發表，儘管我不確定現在可以透露多少關於這些發現的資訊（不得不對科學保密真是糟糕——但這就是我們生活的世界）。但總的來說，微生物群落最重要但研究不足的方面之一是各個細菌之間如何相互作用。並不是說人們因為懶惰而不進行調查——而是真的很難。科學家通常喜歡對問題採取還原論的方法，但是如果存在一些微生物物種依賴於彼此進行某些代謝過程呢？僅僅嘗試單獨培養其中一種或另一種是行不通的。如果你想在小鼠身上弄清楚這一點，你必須使用無菌小鼠（這非常昂貴），然後進行可能數千種不同物種的成對組合。世界上沒有哪個實驗室有那種資金（更不用說時間了）。
但是對於乳酪來說，這要容易得多！該實驗室已經學會如何在微小的孔（96 孔適合約 3 x 4 英寸塑膠板）中製作乳酪，因此您可以一次測試數百種條件，只需一點耐心和良好的計劃。我們從乳酪中瞭解到的關於微生物相互作用的原理可能使我們能夠設計更好的實驗來調查我們腸道中的微生物群落。
還值得注意的是，全球乳酪消費量每年超過 540 萬噸（在美國，我們每人每年吃掉約 30 磅乳酪）——也許值得確切地知道我們正在吃什麼？
所以...
我有一個潛在的專案要開展，我正在設定它。我希望將來能夠與您分享更多細節，但我肯定會分享我透過閱讀一個全新領域的論文而學到的酷炫科學知識。我對這個部落格的貢獻即將變得更乳酪味，更微生物...學...味...或其他什麼。令人高興的是，我的專案保持了與免疫學和宿主-病原體相互作用的聯絡，但更多內容將在另一篇文章中介紹。敬請期待！