哈佛大學(xué)的化學(xué)家艾米麗·巴爾斯庫斯(Emily Balskus)公開了生活在人體腸道內(nèi)的微生物的罪行和不端行為。例如，她展示了一種常見的腸道細(xì)菌如何干預(yù)心衰治療:這種微生物在藥物發(fā)揮作用之前就分解了藥物。

38歲的巴爾斯庫斯最初設(shè)想的職業(yè)是在實(shí)驗(yàn)室里制造復(fù)雜的分子。

但她對微生物如何如此容易地合成分子產(chǎn)生了興趣，因?yàn)楹铣蛇@些分子是如此具有挑戰(zhàn)性。作為哈佛醫(yī)學(xué)院的博士后研究員，巴爾斯庫斯參加了一場關(guān)于人類微生物群的研討會(huì)。她迷上了。

“我只是覺得這很有趣，”她說。“從我們出生開始，我們體內(nèi)就有這些微生物。它們是我們身體中非常復(fù)雜的一部分。他們與我們互動(dòng)，但我們對他們知之甚少。

越來越多的證據(jù)表明，幾種疾病與人體微生物群落的變化有關(guān)。當(dāng)許多研究人員正在對這些微生物居民進(jìn)行分類時(shí)，巴爾斯庫斯采取了不同的方法。她對howdunit感興趣，而不是專注于推理單元。

“我們真的不明白……它們是如何發(fā)揮影響的，”巴爾斯庫斯在談到人體微生物時(shí)說。“這是一個(gè)主要障礙，也是這項(xiàng)工作如此令人興奮的原因。”

巴爾斯庫斯很早就對“如何”產(chǎn)生了興趣:在辛辛那提上小學(xué)的時(shí)候，她和她的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，以證明稀釋在水中的綠色食用色素仍然存在，即使它不再可見。她回憶道:“我想出了一個(gè)主意，我們可以把所有的水煮沸，然后把食用色素拿回來。”它工作。

時(shí)間快進(jìn)到2011年，巴爾斯庫斯用更先進(jìn)的化學(xué)技術(shù)解決了一個(gè)世紀(jì)之久的難題。她曾讀過一篇報(bào)告，報(bào)告稱一種名為TMAO的化合物的高血含量與心臟病有關(guān)。從20世紀(jì)初開始，科學(xué)家就知道腸道微生物將必需的營養(yǎng)膽堿轉(zhuǎn)化為TMA氣體，TMAO的前身。但這一轉(zhuǎn)變是如何發(fā)生的還不得而知。

“這是我第一次像這樣，‘這是我能做的事，我能弄清楚這是怎么發(fā)生的，’”巴爾斯庫斯說。

研究人員已經(jīng)知道，消化膽汁的微生物通過切斷碳氮鍵來啟動(dòng)這一過程。巴爾斯庫斯對這種反應(yīng)很熟悉。一些細(xì)菌使用一種特定的酶在一個(gè)不相關(guān)的反應(yīng)中分裂這個(gè)鍵。這種剪接酶背后的基因已經(jīng)被確認(rèn)。因此，巴爾斯庫斯梳理了細(xì)菌DNA的目錄，尋找功能未知的相似基因。

工作的方法。巴爾斯庫斯發(fā)現(xiàn)了一組基因，似乎與切斷膽堿的酶有關(guān)。2012年，她和當(dāng)時(shí)的研究生斯瑪蘭達(dá)·克拉辛(Smaranda Craciun)在《美國國家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上發(fā)表論文稱，包括腸道內(nèi)的微生物在內(nèi)的許多微生物，也攜帶著這種此前未知的膽堿代謝酶的基因。

加州大學(xué)舊金山分校的分子遺傳學(xué)家兼合作者Peter Turnbaugh說:“她有點(diǎn)像一個(gè)偵探，在觀察不同線索的組合。”“她有一種化學(xué)邏輯，能告訴我們接下來要做什么。”

盡管她迄今為止的大部分工作都揭示了微生物的不良行為，但巴爾斯庫斯希望，其中一些微生物將被證明是一種有益的力量。在2018年的ACS傳染病評論中，巴爾斯庫斯和隨后的研究生亞伯拉罕·瓦爾德曼詳細(xì)闡述了微生物化學(xué)是如何改變醫(yī)學(xué)的，例如，將抗生素轉(zhuǎn)變成高度精確的治療疾病的工具，而不是今天的鈍工具。巴爾斯庫斯說，其他由微生物產(chǎn)生的小分子，或者是被微生物干擾的小分子，可能會(huì)成為未來微生物干預(yù)領(lǐng)域的一部分，對艾滋病、結(jié)核病和瘧疾等傳染病有效。

她的工作揭開了新的謎團(tuán)。Balskus等人在《細(xì)胞宿主與微生物》(Cell Host & Microbe)雜志上發(fā)表的一份2017年的報(bào)告表明，切膽汁微生物的活動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致肥胖，并可能降低孕婦和胎兒對這種營養(yǎng)物質(zhì)的可用性。這種活動(dòng)是如何與任何一個(gè)人的飲食和基因相互作用的，目前還不清楚。隨著時(shí)間的推移，也許化學(xué)反應(yīng)會(huì)告訴我們答案。