像一条彩虹!科学家利用荧光成像技术研究细菌在人舌上如何分布

时间:2020-04-14 相关资料下载



身体就像一个宇宙,包罗万象。动物、人、植物每个生物都是微生物的聚合体,通过微生物我们能够发现与自己大大小小不同物种间的共同之处。


众所周知,微生物在人们的肠道和口腔中无处不在。近日,一项关于微生物生态学的研究在《Cell Reports》上发表。




来自美国哈佛大学牙科医学院和伍兹霍尔海洋生物实验室的科学家发现,住在我们舌头上的微生物们并不是随机混合在一起的,相反,它们似乎更喜欢和自己的同类生活在一起,并根据自己的“种族”分成不同的群体。

微生物生态学中的一个基本问题是微生物如何在空间上相对于彼此及其宿主进行组织。舌背是检验这个问题的试验床,因为它具有一个复杂且重要的微生物组。

研究人员首先刮拭了21名健康志愿者的舌头,然后,他们使用荧光标记来识别特定的细菌群,这样,研究人员就能准确看到每个细菌在舌头表面的位置。





以前对口腔微生物的研究多基于DNA测序,但那需要将样本磨碎,无法复原其空间结构。这种新的方法可以让我们看清口腔微生物所组成的高度结构化的系统,从而了解它们如何相互影响。

研究人员鉴定出17个细菌属,舌头上有丰富的细菌,80%以上的个体都有这种细菌属。这些样本由游离细菌、与宿主上皮细胞结合的细菌和组织成结构复杂的多层生物膜的细菌组成。

同时研究者发现,虽然具体的细菌组成和比例有所不同,但分布结构大致类似。其中,放线菌(图中红色部分)基本分布在核心,靠近人体细胞(灰色部分);链球菌(绿色部分)则多分布在外沿。

通过观察这些图像,研究人员可以猜测这些菌落是如何建立起来的,以及其随着时间的推移是如何生长的。




人类口腔微生物群是一个复杂的生态系统。口腔微生物群落的空间组织受温度、水分、唾液流量、pH值、氧气、磨损、口腔卫生等因素的影响。然而,在微生物生态学领域,空间模式研究受到的关注相对较少。这项研究结果为我们的舌头上的结构微生物群落是如何产生的提供了一个模型,具有重要意义。



许多人把微生物视为病菌,认为它们会给人类带来唯恐避之不及的疫病,但事实上大部分微生物并不是病原体,也不会让我们得病。世界上只有不到100种细菌能让人类患上传染性疾病,相反我们肠道中的数千种微生物,绝大多数都不会带来危害。

人体本身就是一个包罗万象的宇宙,身体每个部位都有属于自己的微生物群,这些微生物群会不停变动,疾病同样也会伴随着微生物发生突变。

人们以生态学的视角重新审视这些健康问题,发现不是哪个微生物出错了,而是整组微生物转变到了不健康的状态,即共生关系出了问题。如果的确是这些微生物组的变化导致了各种病症,那么应该可以通过调控微生物的组成比例来恢复健康。

不可否认,微生物有助于构造宿主的身体,它们也参与了我们生活的方方面面,从免疫到嗅觉,再到行为。






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