正如托爾斯泰所指出的那樣所有不快樂的微生物組都以自己的方式不滿意
生活在每個人體內(nèi)的細(xì)菌群落在時(shí)間良好時(shí)非常相似和穩(wěn)定,但當(dāng)壓力進(jìn)入等式時(shí),這些社區(qū)對人與人之間的反應(yīng)會有很大不同。
這是“安娜卡列尼娜原則”的微生物學(xué)版本,它是俄勒岡州立大學(xué)科學(xué)家提出的一種新范式 - 對于更加個性化的抗生素治療方法,慢性病管理和醫(yī)療保健的其他方面具有關(guān)鍵意義。
這個原則的名字來源于19世紀(jì)俄羅斯作家列夫托爾斯泰小說“安娜卡列尼娜”的開頭線:“所有幸福的家庭都是相似的;每個不幸的家庭都以自己的方式不開心。”
事實(shí)證明,這種觀察也適用于人和動物的擾動微生物群。
“當(dāng)微生物學(xué)家研究微生物組如何在宿主因各種因素而受到壓力時(shí)發(fā)生變化 - 例如 - 溫度,吸煙,糖尿病 - 他們傾向于在社區(qū)中承擔(dān)定向和預(yù)測性變化,”Rebecca Vega Thurber說。國家科學(xué)基金會資助的視角研究的通訊作者。“在跟蹤了我們自己的許多數(shù)據(jù)集后,我們似乎從來沒有找到這種模式,而是一種獨(dú)特的模式,其中微生物組實(shí)際上以隨機(jī)或隨機(jī)的方式發(fā)生變化。”
研究結(jié)果今天發(fā)表在Nature Microbiology上。
華盛頓大學(xué)博塞爾分校的主要作者Jesse Zaneveld與Vega Thurber及其學(xué)生Ryan McMinds合作,調(diào)查了由擾動引起的微生物變化的文獻(xiàn)。他們一起發(fā)現(xiàn)這些隨機(jī)變化是一種常見現(xiàn)象,但研究人員傾向于將其視為“噪音”而不是報(bào)告。
“因此,我們提出了Anna Karenina微生物組的原理,”Vega Thurber說。“當(dāng)微生物組很快樂時(shí),它們的組成都很相似,但在壓力或不快樂時(shí),它們會以多種不同的方式發(fā)生變化。這篇文章匯集了不同的微生物組研究。我們認(rèn)為這是一個重要的新興范例,用于思考微生物組數(shù)據(jù)。我們提出識別它并將其與其他模式區(qū)分開來的方法。“
除了文學(xué)參考,Vega Thurber還提供了一個冷漠的比喻來解釋她和她的合作者發(fā)現(xiàn)了什么。
“健康時(shí),我們的微生物組看起來很相似,但當(dāng)我們每個人都有自己的微生物雪花時(shí),”她說。“你或我可能會受到同樣的壓力,我們的微生物組將以不同的方式作出反應(yīng) - 這是管理個性化醫(yī)療方法的一個非常重要的方面??股鼗蛱悄虿〉葔毫σ蛩貢?dǎo)致不同人群的微生物組發(fā)生不同反應(yīng)方法。”
人類和動物充滿共生的微生物群落,這些群落通常在正常生理功能中起關(guān)鍵作用,并且還影響對疾病的易感性。預(yù)測這些生物群落如何應(yīng)對擾動 - 任何改變系統(tǒng)功能的因素 - 都是微生物學(xué)家的基本挑戰(zhàn)之一。
對微生物組動力學(xué)的研究通常尋找將微生物組從健康穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯矸€(wěn)定狀態(tài)的模式;生態(tài)失調(diào)是指微生物群落脫離其自然平衡,這可能導(dǎo)致宿主或動物的基本生物功能的中斷。
“安娜卡列尼娜原則是一種補(bǔ)充選擇,”Vega Thurber說。“由許多擾動引起的變化導(dǎo)致從穩(wěn)定社區(qū)狀態(tài)到不穩(wěn)定社區(qū)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變 - 生理問題的個體在微生物群落組成方面的變化大于健康個體。”
科學(xué)家在一系列系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了與安娜卡列尼娜效應(yīng)一致的模式,從暴露于高于平均溫度的珊瑚到吸煙者的肺部到患有艾滋病毒/艾滋病的患者。
“我們向研究人員發(fā)出的信息是,不要將這些觀察結(jié)果作為噪聲拋棄,而是將這一原理包括在微生物組管道和軟件中,這樣科學(xué)家們就可以按下一個按鈕,給出答案,'我是否看到了Anna Karenina的原則數(shù)據(jù)集,'“Vega Thurber說。
Vega Thurber說,俄勒岡州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)就這一原理進(jìn)行了多次演講,并且在微生物學(xué)界得到了很好的認(rèn)可。
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