在任何快速變化的環(huán)境中，都有贏家而且有輸家。人類微生物群 - 生活在人體內(nèi)和身體上的巨大微生物群 - 也不例外。隨著科學(xué)家對微生物組復(fù)雜生態(tài)學(xué)的深入了解，特別是在腸道中，我們越來越清楚的是，從全球范圍來說，我們的微生物組的多樣性正受到威脅。傳播工業(yè)化和城市化，以加工食品為主導(dǎo)的飲食，促進(jìn)抗生素使用的行業(yè) - 都在削弱腸道微生物的多樣性。

值得注意的是，這些危險(xiǎn)就像研究人員正在解開微生物組的秘密一樣，特別是某些類型的腸道微生物如何燃燒或抵御疾病。

“自身免疫性疾病與腸道微生物多樣性下降之間存在著重要聯(lián)系，”麻省理工學(xué)院核心成員兼麻省理工學(xué)院信息學(xué)和治療學(xué)中心(CMIT)聯(lián)合主任拉姆尼克·澤維爾說，他領(lǐng)導(dǎo)了2015年的一項(xiàng)研究。芬蘭嬰兒遺傳易患1型糖尿病。“這些和其他發(fā)現(xiàn)開始描繪'缺失微生物組'的圖片，并強(qiáng)調(diào)了識別可能從工業(yè)化社會中消耗的腸道微生物的重要性。”

現(xiàn)在，CMIT和Broad研究所的一個(gè)科學(xué)家小組正在啟動一個(gè)大規(guī)模的國際項(xiàng)目，以編目，保存和探索人類腸道微生物的全球多樣性。這項(xiàng)非營利性合作稱為全球微生物保護(hù)協(xié)會(GMC)，旨在收集全球各國城市和偏遠(yuǎn)社區(qū)居民的糞便和唾液樣本。截至今天，全球約有40個(gè)組織進(jìn)行了全面的努力，已經(jīng)積累了數(shù)百個(gè)樣本，代表了生活在北極地區(qū)以及西非和東非地區(qū)的不同社區(qū)。

“那里存在著令人難以置信的腸道微生物多樣性，這與生活在傳統(tǒng)生活方式中的人們息息相關(guān)，”廣播協(xié)會會員兼CMIT聯(lián)合主任Eric Alm說。“一旦城市化和工業(yè)化發(fā)生，這個(gè)龐大的生物多樣性儲備將基本上消失。”

微生物冰山的一角

Alm和他的同事很早就看到了2011年他們冒險(xiǎn)進(jìn)入斐濟(jì)南太平洋島嶼時(shí)微生物多樣性的利害關(guān)系。研究人員著手探索生活在偏遠(yuǎn)孤立社區(qū)的人們的微生物群落，而不是北美，歐洲和亞洲高度互聯(lián)的城市中心，這些都是以微生物群為重點(diǎn)的項(xiàng)目的典型飼料。

他們瞥見的品種令人震驚。例如，隱藏在美國人民的數(shù)十億腸道微生物中，發(fā)現(xiàn)屬于稱為普氏菌(Prevotella)的大群的少數(shù)不同類型的細(xì)菌是相當(dāng)普遍的。然而在斐濟(jì)樣本中，該團(tuán)隊(duì)確定了數(shù)百種不同的Prevotella形式。

“我們甚至不知道存在這么多生物體的變種，”Alm說。“就在這一背景下，我們看到了所有這些對人類健康非常重要的多樣性。”

走向全球

為了保護(hù)這種生物多樣性，來自Alm實(shí)驗(yàn)室的博士后研究人員Mathieu Groussin和Mathilde Poyet以及麻省理工學(xué)院Roger Summons實(shí)驗(yàn)室的Ainara Sistiaga在2015年啟動了GMC。他們是該項(xiàng)目的首席科學(xué)家，并在過去兩年中一直致力于建立必要的科學(xué)和行政基礎(chǔ)設(shè)施，以支持雄心勃勃的全球努力。

這包括一個(gè)活的細(xì)菌“種子庫”，它容納和保存在腸道微生物組樣本中發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特類型的細(xì)菌。這些細(xì)菌菌株可以提供關(guān)于對多種病癥的易感性或保護(hù)的重要線索，包括炎癥性腸病，1型糖尿病和其他免疫性疾病。

填充這個(gè)種子庫的細(xì)節(jié)遠(yuǎn)非簡單。Groussin，Poyet和Sistiaga與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)合作，從志愿者那里收集糞便樣本并迅速凍結(jié)，然后運(yùn)回劍橋。“我們保存樣品中的細(xì)菌，讓它們保持活力非常重要，因此我們可以在模擬人體腸道的無氧條件下在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)它們，”Poyet說。絕大多數(shù)腸道細(xì)菌只會在缺氧條件下生長，Poyet及其同事可以使用控制氧氣和其他氣體水平的專用室來制造。種子庫現(xiàn)在擁有從志愿者樣本中保存的約10,000個(gè)腸道細(xì)菌菌株，并且基因組特征已經(jīng)揭示了各種未知的細(xì)菌物種。在接下來的幾年里，

這個(gè)全球項(xiàng)目的另一個(gè)關(guān)鍵方面是與廣大人類學(xué)家的深入合作。受過考古學(xué)家培訓(xùn)的Sistiaga正在幫助建立這個(gè)全球網(wǎng)絡(luò)。她說：“我們正在接觸那些與傳統(tǒng)生活方式合作并研究當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的科學(xué)家，如坦桑尼亞的Hadza狩獵采集者和喀麥隆的巴卡人。”

科學(xué)服務(wù)人

科學(xué)并不是GMC唯一突出的問題。該項(xiàng)目源于與個(gè)別參與者和組織的一些值得注意的協(xié)議。這包括一項(xiàng)合同，規(guī)定任何組織 - 不是MIT，Broad或任何當(dāng)?shù)貦C(jī)構(gòu) - 都擁有參與者的樣本，包括其中的DNA和細(xì)菌。

“參與者仍然是他們自己的材料的所有者，基本上是他們自己的生物多樣性，”格魯辛說。“這實(shí)際上是出于對那些使我們的工作成為可能的當(dāng)?shù)厝说淖鹬?。如果參與者在任何時(shí)候選擇退出并將樣品退回或丟棄，我們必須遵守。”

與此類似，GMC的領(lǐng)導(dǎo)人正在深入和謹(jǐn)慎地思考如何利用他們收集的生物多樣性。一些重要方面 - 例如未來的治療發(fā)展 - 正在討論中，尚未最終確定。

“我們?nèi)匀辉跒槟切┴暙I(xiàn)自己的生物多樣性的人們提供最公平和最合乎道德的方式，以便看到一種成功的治療方法進(jìn)入市場，”Alm說。“現(xiàn)在，我們正在建立種子庫，我們將與其他研究人員和公司分享，但它附帶的協(xié)議是您不能直接將材料商業(yè)化。”

雖然這些重要的討論仍在繼續(xù)，但由于微生物多樣性消失的緊迫性，該項(xiàng)目繼續(xù)向前推進(jìn)。GMC正在迅速擴(kuò)大規(guī)模，并將在未來幾周內(nèi)在亞洲(特別是馬來西亞)推出他們的工作。這一擴(kuò)展還包括努力招募更廣泛的合作者網(wǎng)絡(luò)，包括研究生，博士后和其他對微生物組，國際旅行和實(shí)地工作感興趣的科學(xué)家。

GMC的推動正處于關(guān)鍵時(shí)刻。隨著一些發(fā)展中國家的生活方式轉(zhuǎn)向更加工業(yè)化和城市化的習(xí)慣，人們越來越容易受到與西方社會根深蒂固的相同的非傳染性微生物相關(guān)條件的影響。與此同時(shí)，這些社區(qū)可能沒有足夠的能力應(yīng)對重大的衛(wèi)生挑戰(zhàn)，部分原因是他們?nèi)狈Ρ匾幕A(chǔ)設(shè)施，包括科學(xué)和醫(yī)療資源。GMC希望幫助填補(bǔ)這一空白。

“預(yù)期和行動絕對是至關(guān)重要的，”格魯辛說。“它們對于防止未來有益細(xì)菌的流失和減少微生物和城市相關(guān)疾病的未來負(fù)擔(dān)至關(guān)重要。全球微生物組保護(hù)協(xié)會通過其獨(dú)特的種子庫，旨在促進(jìn)科學(xué)家在這些重要領(lǐng)域的研究。地球。”