本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
我猜想,“食物問題”的讀者和《細胞》雜誌的讀者在維恩圖上重疊的部分不多,但本週這種情況應該會改變。《細胞》是生物科學出版界的三巨頭之一(另外兩個是《自然》和《科學》),通常刊登的是關於細胞生物學(廣義定義)的晦澀難懂、術語繁多的前沿研究——去年這個時候,他們發表了我自己的研究生工作。但是本週的期刊是一個關於食物的特刊,其中充滿了本部落格讀者會感興趣的內容,而且其中許多文章的可讀性很高。
不幸的是,基本上所有內容都處於付費牆之後,因此如果你沒有機構訪問許可權,那就沒戲了。但是,我將在下週盡我所能總結其中幾篇論文——你只能相信我的話了。
首先是我的現任主管雷切爾·達頓和她以前的博士後本·沃爾夫撰寫的一篇論文,他現在在塔夫茨大學擁有自己的實驗室。
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我認為這個標題很明確——這篇綜述的重點是發酵食品可以成為研究微生物生態系統的絕佳模型。我們知道微生物生態系統與我們的環境、農業和健康密切相關,但在其大部分歷史中,微生物學領域一直侷限於孤立地研究單個微生物物種。
這不是微生物通常的生存方式。我們不會研究魚缸裡的金魚,並期望瞭解整個海洋生態系統。但是,整體研究任何生態系統都是一項具有挑戰性的任務,當在單克材料中有數十億個研究物件時,這更是如此。那麼,我們如何才能解開人類微生物組的無數複雜性,尤其是在考慮到腸道中絕大多數物種都無法在實驗室中培養的情況下?
這就是發酵食品的用武之地。傳統的發酵食品含有複雜的、多物種的微生物群落,但在實驗室中更容易操作。為了比較,讓我們考慮這樣一種情況:我們想要比較兩種微生物的生長,無論是單獨生長還是共同生長,以瞭解相互作用如何影響彼此。在動物腸道中進行這項實驗(以模擬腸道微生物組)是一項挑戰——正常動物的腸道中已經有數萬億個微生物。因此,你必須製造“無菌”動物——基本上是透過剖腹產分娩小鼠,然後在無菌的盒子中用過濾後的空氣進行人工飼養,並且不與外界接觸。這已經完成了,但是這些小鼠非常昂貴,而且結果的解釋可能會因宿主的生物學特性而變得模糊(這些小鼠不健康)。
但是,用乳酪做同樣的事情很容易(相對而言):只需將一些牛奶凝乳冷凍乾燥,與一些瓊脂混合,然後在高壓滅菌器中進行消毒。然後,隨意新增微生物。
這些發酵食品中的微生物也更容易在實驗室中培養。我們知道如何建立一個適合它們生長的環境——我們已經這樣做了數千年。製造一個類似腸道的環境遠沒有那麼實際。
如果我們的真正目標是瞭解腸道、土壤或海洋,那麼這些系統顯然並不完美。但是在我看來,在果蠅中研究遺傳學已經深刻地改變了我們對人類遺傳學的理解。模型系統在生物學中有著悠久的歷史。雖然所有模型都是錯誤的,但有些是有用的。發酵食品絕對可以用來研究微生物生態系統,而且碰巧也相當美味。