事實(shí)證明，你的皮膚正在爬行單細(xì)胞微生物 - 它們不僅僅是細(xì)菌。美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)和格拉茨醫(yī)科大學(xué)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，皮膚微生物組還含有古細(xì)菌，一種極度喜愛的微生物，其數(shù)量隨年齡而變化。

研究人員對(duì)從1至75歲的人類志愿者采集的樣本進(jìn)行了遺傳和化學(xué)分析。他們發(fā)現(xiàn)古生物(發(fā)音為ar-KEY-uh)在12歲以下和60歲以上的受試者中最為豐富。他們的研究表明已發(fā)表在科學(xué)報(bào)告的一篇題為“人類年齡和皮膚生理學(xué)形態(tài)多樣性和皮膚古細(xì)菌豐度”的文章中。

“皮膚微生物組通常以細(xì)菌為主，”伯克利同步加速器紅外結(jié)構(gòu)生物學(xué)(BSISB)項(xiàng)目主任，該論文的高級(jí)作者Hoi-Ying Holman說。“大多數(shù)科學(xué)注意力都集中在細(xì)菌上，因?yàn)樗菀妆话l(fā)現(xiàn)。根據(jù)文獻(xiàn)，六年前我們甚至都不知道人類皮膚上存在古細(xì)菌。現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)它們是核心的一部分微生物組，是人體皮膚的重要參與者。“

該研究由霍爾曼，伯克利實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Giovanni Birarda(現(xiàn)為意大利Elettra Sincrotrone Trieste科學(xué)家)，加州大學(xué)伯克利分校博士后亞歷山大·普羅布斯特(現(xiàn)為德國(guó)杜伊斯堡 - 埃森大學(xué)副教授)和克里斯汀共同完成。 Moissl-Eichinger，該研究的通訊作者。Moissl-Eichinger和她的團(tuán)隊(duì)在奧地利格拉茨醫(yī)科大學(xué)和德國(guó)雷根斯堡大學(xué)分析了皮膚微生物組的遺傳特征。

除了年齡的影響，他們發(fā)現(xiàn)性別不是一個(gè)因素，但皮膚干燥的人有更多的古細(xì)菌。“在干燥的皮膚條件下，古菌對(duì)清理過程可能很重要，”Moissl-Eichinger說。“我們的遺傳分析結(jié)果(基于DNA的定量PCR和新一代測(cè)序)以及紅外光譜成像結(jié)果使我們能夠?qū)⑤^低水平的皮脂[皮脂腺的油性分泌]聯(lián)系起來，從而減少皮膚水分隨著古菌簽名的增加。“

比皮膚更深

直到20世紀(jì)70年代，科學(xué)家才意識(shí)到不同的古細(xì)菌是如何與細(xì)菌結(jié)合的，它們成為生命樹上的一個(gè)獨(dú)立分支 - 三個(gè)分支是細(xì)菌，古細(xì)菌和真核(包括所有的植物和動(dòng)物)。古菌常見于極端環(huán)境中，如溫泉和南極冰。如今已知古生物存在于沉積物和地下的地下，但它們最近才在人體腸道中被發(fā)現(xiàn)并與人類微生物組相連。

霍爾曼的重點(diǎn)是開發(fā)同步加速器紅外光譜技術(shù)，以研究生物或生態(tài)系統(tǒng)。使用伯克利實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)光源(ALS)，這是世界上最亮的紅外光源之一，霍爾曼集團(tuán)開發(fā)了一種快速無標(biāo)簽的方法來篩選細(xì)胞，并立即判斷它們是細(xì)菌還是古細(xì)菌。

“微生物分析的挑戰(zhàn)是速度，通量和樣品完整性，”她說。“我們花了數(shù)年時(shí)間開發(fā)這種技術(shù)，如果沒有ALS的獨(dú)特資源，我們就無法做到這一點(diǎn)。”

但缺乏對(duì)皮膚古菌的研究不僅僅是因?yàn)榧夹g(shù)限制。研究人員斷言，先前研究中抽樣中缺乏年齡差異也是一個(gè)因素。“采樣標(biāo)準(zhǔn)和方法很重要，”霍爾曼說。“我們發(fā)現(xiàn)中年人類受試者的古細(xì)菌較少;因此，其他皮膚微生物組研究中忽略了古菌的特征。”

從宇航員到古細(xì)菌

這項(xiàng)研究源于美國(guó)宇航局和歐洲航天局的行星保護(hù)項(xiàng)目。“我們正在檢查航天器及其潔凈室是否存在古細(xì)菌，因?yàn)樗鼈冊(cè)谔仗剿髌陂g被懷疑是可能的關(guān)鍵污染物 - 某些產(chǎn)甲烷古菌，即所謂的產(chǎn)甲烷菌，可能在火星上存活，”Moissl-Eichinger說過。“我們沒有發(fā)現(xiàn)許多來自產(chǎn)甲烷菌的特征，但我們發(fā)現(xiàn)了大量的Thaumarchaeota，這是一種與氧氣共存的非常不同類型的古菌。”

起初人們認(rèn)為Thaumarchaeota來自外面，但在醫(yī)院和其他潔凈室中找到它們后，研究人員懷疑它們來自人體皮膚。因此，他們對(duì)13名志愿者進(jìn)行了一項(xiàng)試點(diǎn)研究，發(fā)現(xiàn)他們的皮膚上都有這些古菌。

作為當(dāng)前研究的后續(xù)研究，他們對(duì)51名志愿者進(jìn)行了測(cè)試，并決定在不同年齡段進(jìn)行大范圍測(cè)試，以測(cè)試古菌特征的年齡依賴性。從胸部區(qū)域取樣。各年齡組古菌豐度的變化具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義和意外。“令人驚訝的是，”霍爾曼說。“中年人和老年人之間有五到八倍的差異 - 這很多。”

在人類健康中的作用仍然是個(gè)問題

他們的研究集中在Thaumarchaeota，這是古生物的許多門之一，因?yàn)樵谠圏c(diǎn)研究中發(fā)現(xiàn)了其他的很少的證據(jù)?；魻柭f：“我們知道，Thaumarchaeota應(yīng)該是一種氨氧化微生物，氨是汗液的主要成分，這意味著它們可能在氮轉(zhuǎn)化和皮膚健康方面發(fā)揮作用。”

與格拉茨醫(yī)科大學(xué)的彼得·沃爾夫合作，該團(tuán)隊(duì)還將古菌豐度與皮膚干燥相關(guān)聯(lián)，因?yàn)橹心耆似ぶ捷^高，因此皮膚濕潤(rùn)程度高于老年人。

到目前為止，大多數(shù)古菌都是有益的，而不是對(duì)人類健康有害。它們對(duì)于降低皮膚pH或保持低水平可能是重要的，并且較低的pH與較低的感染易感性相關(guān)。

“檢測(cè)到的古菌可能與皮膚的氮轉(zhuǎn)換有關(guān)，并且能夠降低皮膚的pH值，支持病原體的抑制，”Moissl-Eichinger說。“具有相同容量的細(xì)菌已被用作皮膚益生菌，可能改善皮膚水分，減少體味。然而，Thaumarchaeota的臨床意義尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。”

霍爾曼列出了與Moissl-Eichinger未來研究的幾種調(diào)查途徑。“我們想研究人類皮膚古菌的生理作用以及它們與環(huán)境古菌的區(qū)別，”她說。“我們想知道他們喜歡在人體內(nèi)還是在人體內(nèi)的哪些部位。我們也想知道他們是否可能參與致病過程，例如神經(jīng)性皮炎或牛皮癬。到目前為止，幾乎沒有證據(jù)表明古細(xì)菌的致病性“。