20多萬年來，人類及其腸道微生物組已經共同進入了地球上一些最復雜的生物體。但是，隨著人們的生活方式從城市到農村不同，腸道微生物群的細菌多樣性也是如此。這就是為什么超過70位科學家的非營利性全球合作在過去兩年中一直在研究和保存來自世界各地人群的腸道微生物群的多樣性，反對抗生素過度使用和西式飲食的擴散，這些已知有助于減少腸道細菌多樣性。2016年推出的全球微生物保護協(xié)會已經有了一些令人驚訝的見解，進一步闡明了腸道細菌多樣性和人類消化的黑盒子。

建立該保護區(qū)的麻省理工學院的科學家來自不同的學科：生物工程，進化生物學，有機地球化學和生物醫(yī)學研究。生物工程系Alm實驗室的博士后Mathilde Poyet說，這種合作可能會促進跨學科的創(chuàng)新，從而提高對我們內心科學的理解。Poyet認為，合作的跨學科性質促進了保護協(xié)會的目標，她說這些目標是“在人體腸道微生物組丟失之前保留其完整的生物多樣性，并促進我們對人體腸道微生物組的起源和功能的理解”。在“強大的研究生態(tài)系統(tǒng)”中。

Poyet和麻省理工學院的博士后同時也在Alm Lab工作的Mathieu Groussin和地球，大氣和行星科學部(EAPS)召喚實驗室的Marie Curie博士后研究員Ainara Sistiaga介紹了初步結果。他們在2018-19學年的第一次麻省理工學院微生物俱樂部會議上的工作。在會議上，Poyet，Groussin和Sistiaga談到了他們的研究進展以及迄今為止最讓他們感到驚訝的事情。

除了生物銀行和表征從世界各地的糞便樣本中收集的細菌分離物外，Poyet還專注于生物體之間遺傳物質的水平交換，稱為水平基因轉移(HGT)。與垂直轉移不同，水平基因轉移是從非親本譜系中獲取遺傳物質。

“已知基因轉移對細菌進化至關重要，人體腸道微生物組是水平基因轉移的重要溫床，”Poyet說。“但之前所有的研究都沒有說明這些HGT事件的時間表。”

通過收集她建立的細菌分離物和基因組，Poyet現在能夠識別最近水平基因轉移的證據，支持這些轉移經常在人的一生中發(fā)生的概念。高度活躍的水平基因轉移的影響意味著腸道細菌可能會隨著時間的推移經歷一種遺傳物質的更新，保護者希望在收集更多數據時進一步研究。

通過另外的初步分析，Poyet和Groussin發(fā)現，在工業(yè)化群體中，細菌多樣性往往較少，這意味著通過水平基因轉移的基因交換率更高。“由于HGT是細菌經常用于快速適應不斷變化的環(huán)境的一種機制，這一結果表明，工業(yè)化生活方式對個體腸道微生物組施加了更強的選擇壓力，可能是由于抗生素的高消耗，”Poyet說。

Ainara Sistiaga一直致力于研究一種可能對胃腸道細菌和人體健康產生影響的膳食元素：脂類。脂質，疏水性生物分子，通常稱為脂肪，在腸道微生物組中未被探索。Sistiaga旨在改變這種狀況。

通過該保護區(qū)收集糞便樣本，Sistiaga進行脂質分析 - 一系列化學根源程序，幫助研究人員確定哪些脂質存在及其豐度。

一種特別感興趣的脂質是膽固醇，一種廣泛涉及心臟病和中風的分子。隨著全世界肉類食品的日益普及，全球膽固醇攝入量也將增加。從理論上講，在大多數人類中，一些到達腸道的膽固醇應該經歷細菌轉化為副產物，身體不能再吸收并排出體外。但Sistiaga發(fā)現所有腸道微生物組都以不同的方式執(zhí)行代謝功能。“我們觀察到的是，農村人口的大多數參與者比西方捐贈者更有效地進行這種轉變，”Sistiaga說。因此，為了描述和理解這些過程如何在腸道內發(fā)揮作用，

演講結束后，麻省理工學院的研究人員向觀眾提出了問題。“人們對演示的各個方面感興趣 - 旅行，如何參與，科學，初步結果，這個項目的潛在成果，”Sistiaga說。“即使在問答結束后，很多人也會向我們尋求更具體的問題。”

作為其努力的一部分，全球微生物組保護協(xié)會與當地人口和研究人員建立了長期合作，以進行抽樣和分析 - 參與者自己保持樣本的所有權。在未來兩年內，該保護區(qū)將增加其全球覆蓋范圍。目前進行的微生物組研究主要集中在從北極地區(qū)，撒哈拉以南非洲國家和北美洲采集的19個不同種群的樣本中收集的樣本，但它們很快將與來自馬來西亞和秘魯的樣本相輔相成。Poyet補充道，“我們預計[來自亞洲和南美洲的樣品]將產生必須保存的新穎獨特的微生物群落。”

Sistiaga說：“揭開這些代表性不足的社區(qū)的微生物群是令人興奮的，我認為我們只是看到了冰山一角。” “到目前為止，我們所觀察到的一切都證實了這項工作的重要性和真正的緊迫性。”