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
我最近缺乏部落格更新的幾個原因之一是我正在找工作。我正在申請小型文理學院的助理教授職位，但這將非常困難——許多非常有才華和成就卓著的科學家將申請相同的職位。我正在做的事情之一是為我的簡歷建立一個配套網站，其中更詳細地解釋了一些事情。因此，我寫了我在達頓實驗室目前正在做的工作，並認為在這裡分享它是有意義的。
達頓實驗室研究在乳酪上生長的微生物，這在聚會上告訴人們時非常有趣。但是研究乳酪的原因遠遠超出了在實驗室會議上享用美味佳餚的藉口——我們正在研究微生物群落。如果您一直在關注，您可能聽說過人類“微生物組”，即覆蓋身體每個表面、充滿我們腸道並且似乎在從糖尿病到抑鬱症等所有方面都發揮重要作用的微小生物群落。這是一個顯然重要的微生物群落，但複雜的多物種微生物群落無處不在（並且無處不在都很重要），從我們農作物下的土壤，到產生我們氧氣的海洋，再到垃圾堆和生物反應器。問題是，它們很難研究。
這就是乳酪的用武之地。陳年乳酪的外表面（稱為外皮）是複雜的多物種微生物群落。但至關重要的是，這種微生物群落比動物腸道或土壤中的微生物群落更容易研究。它是一個模型系統——就像大腸桿菌一直是分子生物學的模型，或者釀酒酵母是研究細胞生物學的模型一樣，乳酪上的微生物群落是研究微生物生態學原理的易於處理的系統。
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我的專案正在尋找我們乳酪微生物中的水平基因轉移（HGT）。細菌是無性繁殖的——當它們繁殖時，它們分裂成兩個或多或少相同的副本。原則上，這切斷了基因組的混合——所有基因都是“垂直”遺傳的，換句話說，直接從父母傳遞給後代。但在實踐中，確實發生了很多混合。無論是由於細菌病毒（噬菌體）意外地包裝了一個受害者的基因並將它們帶到另一個受害者那裡，還是透過結合（這是最接近細菌性行為的東西），或者其他一些機制，細菌都在不斷地相互共享它們的基因。
究竟為什麼或如何甚至多久發生一次這種情況尚不完全清楚，但我並沒有真正直接調查這些問題中的任何一個。我對 HGT 感興趣，將其作為瞭解微生物群落中重要事物的一個視窗。你看，儘管乳酪微生物群落易於處理，但我們仍然缺少許多研究它們的傳統工具。我們或許能夠令人信服地表明兩個物種之間存在相互作用，但要展示相互作用是什麼有點棘手。所以我正在採取基因組方法——使用計算分析來篩選我們細菌的所有基因，看看我是否可以識別出一些模式，這些模式可以告訴我一些關於細菌認為重要的事情。
一種方法是尋找在乳酪基因組中富集的基因，與相關物種的非乳酪基因組相比，但要以任何接近統計嚴格性的方式做到這一點，將需要比我們擁有的更多的基因組。進化可能需要很長時間，並且具有影響的小差異可能很難從噪音中提取出來。相反，我正在研究 HGT。這裡的基本原理是，雖然這些微生物的核心基因組看起來很像它們親近的非乳酪親戚，但可能存在具有超級重要功能的基因正在以高頻率交換。找到一個全新的基因比找到一些略有不同的基因容易得多。
所以我正在編寫一個軟體包來掃描我們微生物的基因組，並提取出可能發生水平轉移的基因。這在實踐中的意思是，我正在將每個基因組與一堆其他基因組進行比較，如果軟體看到一個基因在兩個物種之間非常接近——比您根據它們的共同祖先預期的要接近得多——它就會被標記。為了理解這個基本原理，請考慮人類和鸚鵡。我們與鳥類有共同的祖先，大約在 3.2 億年前，但仍然共享大量從該祖先那裡傳遞下來的基因。當然，這些基因一直在沿途積累突變，所以儘管我們可以看到鸚鵡血紅蛋白與人類血紅蛋白相關，但它們在 A、C、G 和 T 水平上非常不同。如果我們發現一個基因在人類和鳥類中 99% 相同，我們可能不得不得出結論，這是水平基因轉移的結果（儘管除了有意進行基因操作之外，我認為沒有任何已知的方法可以使這種情況發生）。這就是我在我們的乳酪微生物中尋找的東西——在基因應該遠得多相關的物種中基因的相似度達到 99%。
而且我已經找到了一堆！它們中的許多似乎都參與了獲取營養，但您必須等待更多細節，直到我真正寫完一篇論文……