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
這是一個坦白。我最初是一位令人尊敬的生態學家，研究熱帶雨林，然後在某個時候我的道路發生了轉折，最終我到了今天這個地步，迷失在肚臍之中。
我知道這是怎麼發生的。兩年前，我們開始將實驗室的大部分工作集中在公眾參與上。使科學公開化的一種方法是與人們合作研究他們自己的生活（參見 yourwildlife.org）。我們就是這樣做的。受到本科生 Britné Hackett 的想法和博士後 Jiri Hulcr 的微生物學技能（以及霍華德·休斯醫學研究所的資助）的啟發，我們大膽地前往了很少有人敢於或真正想去的地方：肚臍內部。我們看到了穿孔、一兩次感染、棉絮，以及比我們感到舒適的更多的毛髮。這很單純，或者至少一開始是這樣。
圖片 1。我們大膽地前往了很少有科學家敢於前往的地方：臍部內部。我們向您保證，它們並不總是看起來這麼漂亮。[照片由 Jalb 拍攝，Flickr Creative Commons].
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這個想法很簡單。我們將培養人們肚臍中的細菌，為人們提供他們身上生命的視覺衡量標準，提醒人們無處不在的奧秘。然後我們注意到了一些更嚴重的事情。這可能是個回頭的好時機，但我們團隊似乎集體缺乏這種能力，所以我們勇往直前，深入到黏糊糊的未知領域。
我們很快發現，人們的肚臍在其中居住的物種方面有所不同。它們之間的差異比我們預期的要大。我們很感興趣，所以我們決定對我們的研究更加認真。我們與 Noah Fierer（我實際上從未見過他本人）合作，使用分子方法來編譯更完整的人們肚臍中居住的物種列表。事情就是從這時開始變得更加奇怪。我們預計，在使用這種更完整的取樣方法後，不同肚臍中的物種會變得越來越相似（因為我們獲得了每個肚臍中存在的物種的更完整的樣本）。但它們變得更加不同了。
我們開始更認真地思考是什麼解釋了人與人之間的差異。我們發現了數百種甚至數千種物種，其中許多物種似乎是科學界的新物種。其中包括奇怪的物種，例如在我身上發現的一種物種，它似乎更喜歡分解殺蟲劑。我們可以想象許多可能性，在喝咖啡和啤酒時，我們確實這樣做了。我們開始閱讀我們對肚臍瞭解不多的許多事情。我們問了一些愚蠢的問題，以便（我們希望）能夠提出更聰明的問題。在一個特別黑暗的關頭，我問了 靈長類動物學家安·約德，我是否可以對她的肚臍進行取樣。接下來是一個尷尬的時刻，我不得不解釋說我指的是她研究的狐猴的肚臍，然後是一個更尷尬的時刻，她禮貌地指出狐猴實際上並沒有肚臍。在每一個轉折點，我們都比我們想象的更無知，然而在每一個轉折點，皮膚（包括肚臍）上的細菌似乎都更重要。越來越多的研究似乎指向這樣的結論：多樣化的皮膚微生物群有助於我們抵抗病原體，並可能阻止一些免疫功能障礙（包括過敏）。我們細菌的組成甚至可能影響我們約會和交配的方式。但是，是什麼決定了我們擁有哪些細菌，哪些生命形式正在您閱讀時在您身上分裂？
我們徵集了更多的參與——更多的學生來幫助研究，更多的培養皿，以及來自參與者的更多想法，當然，還有更多的肚臍。人們提供了幫助。襯衫被撩起。拭子被插入並來回晃動。北卡羅來納州立大學的內部審查委員會被反覆諮詢；他們咯咯地笑了，並答應了。肚臍對他們來說也是一個新的領域。
我們希望儘可能多地讓人們參與這項事業，但我們也對人們肚臍細菌差異的原因變得非常好奇。人們可以想象許多因素會影響您皮膚上的細菌；您是剖腹產還是順產出生，性別、年齡、體重、您是內凹型肚臍還是外凸型肚臍，您是住在城市還是鄉村，您居住在什麼氣候中，您是否養狗，甚至您在哪裡長大或您的母親在懷您時住在哪裡。
當我們觀察肚臍時，我們看到了可怕的、令人瞠目結舌的生命豐富性。平均每個肚臍寄生著大約 50 種物種，而在所有肚臍中，我們發現了數千種物種（並且隨著我們取樣更多的肚臍，我們繼續發現更多的物種）。這些物種中的絕大多數都是稀有的。立刻，一些生態學的和絃被觸動了。肚臍讓我想起了熱帶雨林。在一些熱帶雨林中，即使有許多種樹木，也有少數物種既存在於大多數森林中，又在存在時很常見。這些物種被稱為寡頭；肚臍似乎也有寡頭。
如果我們取兩組人——在我們的例子中，一組是來自 2011 年科學線上 的參與者，另一組是 北卡羅來納州自然科學博物館 的參觀者——一個樣本中細菌物種的頻率預測了它在第二個樣本中的頻率。例如，如果在科學線上的許多人身上發現了葡萄球菌屬的物種，那麼在北卡羅來納州自然科學博物館的許多人身上也發現了該物種（例如，檢視我們迄今為止研究的不同群體的“肖像”，並在此處自行比較 此處）。這些是寡頭。相反，不常見的物種往往總是很少見。如果在科學線上的極少數個體中發現了一個物種，那麼它也很可能在參觀自然科學博物館的極少數人中被發現。事實上，科學線上物種的頻率預測了自然科學博物館樣本中物種頻率的大部分變異（反之亦然）。最常見的物種也往往是最豐富的（至少透過我們粗略的丰度衡量標準，即在我們的基因分析中特定形式的“讀取”次數）。即使我們無法預測您會擁有哪些物種，我們也可以預測哪些物種在總體上最有可能和最不可能出現。
不到十幾個寡頭就佔了我們研究中絕大多數細菌的出現和豐度。因此，雖然在肚臍中發現了非常非常多的物種，但一個非常小的子集似乎不成比例地重要。這些豐富、常見的形式也往往來自比我們可能透過機會預期的更少的進化譜系。總的來說，可以在我們肚臍中找到的物種似乎來自微生物進化樹的各個角落，而那些豐富且常見的物種則來自更狹窄的譜系子集，這些譜系具有適應您身體這種乾燥、營養貧瘠的沙漠的特定適應性（例如，參見此處突出顯示的物種 此處）。
圖片 2：肚臍寡頭的肖像。從左上角順時針方向：微球菌、梭菌、芽孢桿菌、葡萄球菌 [照片由 Neil McCoy 拍攝]
還有其他發現。一位參與者自我報告說他已經多年沒有洗澡了（就其本身而言，這是一個“發現”，儘管不是我們真正預期的那種）。有趣的是，他是僅有的兩個人之一，我們不僅在他身上發現了細菌，還發現了古菌；他寄生了兩個物種！我們很樂意（儘管使用更長的拭子）對更多從不洗澡的人進行取樣。與我們相比，這些人可能更代表我們身體在幾代人之前存在的狀態，那時定期洗澡開始變得流行。換句話說，我們那位不洗澡的參與者比我們大多數人更接近古代的國王或女王。也許我們需要去火人節才能找到其他衛生皇室成員。
所有這些都是我們在 我們在 PLOS ONE 上發表的新論文 中報告的內容，但我想告訴您論文中沒有的內容，我們真正的問題，故事的其餘部分。雖然能夠預測哪些細菌物種在普通肚臍中常見和/或豐富很有趣，但我們似乎無法解釋的是，哪些物種存在於任何特定的肚臍中，比如卡爾·齊默（他寫過關於 他自己的毛茸茸的肚臍）。我們很想知道是什麼解釋了為什麼我的肚臍以一組物種為主，而卡爾·齊默的肚臍以另一組物種為主。這應該很容易弄清楚。我們可以測試肚臍細菌的差異是否傾向於與人們生活中的其他差異相關聯。
我實驗室的曼迪·特勞德已經開始做這項工作；曼迪是一位生物數學家，她看著窗外的生活景觀，看到的是 1 和 0。她看著肚臍，看到的也是如此。當曼迪開始考慮肚臍資料的 1 和 0 時，她看到了一些非常有趣的東西，然後引導我們將我們帶入了一個兔子洞，我們至今尚未逃脫。曼迪做了一項分析，她檢查了是否可以根據個體肚臍細菌的組成將個體分組。您可以在下面看到曼迪分析的一個示例。總的來說，在許多不同的分析中，曼迪傾向於發現人們根據他們的細菌物種聚整合分組。有些人的肚臍裡有山毛櫸林，或者至少是他們的細菌同源物，有些人的肚臍裡有楓樹林。我們懷疑那些不同的森林以不同的方式運作，這是可以檢驗的，儘管我們還沒有進行檢驗。那是很酷的部分。不酷的部分是，我們考慮過的任何變數似乎都無法解釋這些不同的群體；不是年齡，不是性別，不是種族，不是內凹型與外凸型，不是您現在居住的地方，不是您長大的地方，不是您是否養狗。不，不，不，都不是。我們看到了一些暗示（例如，您長大的地區的影響的暗示），但這些暗示到目前為止已被證明是虛幻的，並且取決於我們如何執行分析。它們將我們帶到了漫長的道路上，最終又繞回了我們開始的地方，臍帶的粗短結。
圖片 3：在此影像中，每個紅色圓圈代表一個人（或者實際上是一個人的肚臍）。線條代表人們之間共享的細菌物種，線條越深，共享的物種越多。網路分析表明，根據肚臍細菌，似乎至少有兩種基本型別的人。如果細菌是樹木，這類似於有些人的肚臍裡有海灘森林，而另一些人的肚臍裡有楓樹林。這是真的，我們只是說不出原因。
我們現在已經取樣了更多的肚臍，希望在看到更多樣性後，我們能夠理清正在發生的事情。我們將在即將發表的第一篇論文中納入 66 個樣本，或者現在擁有的 300 個樣本，我們很快將擁有超過 600 個已處理的人員樣本，這些人來自北美各地。有了這種多樣性，我們很可能開始根據他們臍部的親密森林來解釋人與人之間的差異。另一方面，我們可能仍然無法解釋我們的差異；可能部分決定誰寄生在您身上的是隨機的，這是一個花哨的科學詞彙，用來形容命運和宇宙的偶然性在您的肚臍中匯合時會發生什麼。當然，儘管到目前為止我所說的一切都侷限於肚臍，但我們將肚臍視為更廣泛的皮膚的一個例子。同樣的謎團潛伏在耳朵、鼻子、眉毛、腳趾甲，尤其是腋窩中（腋窩是身體真正的對蹠點，很少有人真正去過那裡）。雖然我們已經開始瞭解我們如何繼承我們精確的基因構成，但我們離解釋您身上更大基因多樣性的組成，即您的微生物的基因，還差得很遠。我們知道這些物種很重要；它們每天每時每刻都在影響您的健康和氣味。我們只是不知道是什麼決定了它們是誰，現在還不知道。
注：如果您想參與我們未來的研究，您可以在 yourwildlife.org 註冊，加入我們的電子郵件列表。我們現在正在為 後院螞蟻、地下室駝蟋、您家周圍的細菌 等的研究招募參與者。腋窩探索 即將到來，如果——當我們完成下一批樣本時（我們總是比我們希望的要慢得多）——我們看到更多關於到底發生了什麼的線索，也可能會進行更多的肚臍取樣。有關其中一些專案以及我們和其他人在我們日常生活其他領域發現的更多背景資訊，請參見 www.robrdunn.com。