《未来的科学家》:Rebecca Ansorge向我们讲述她对肠道微生物群的研究

在我们的“未来科学家”系列节目中,我们今天与Quadram研究所的Rebecca Ansorge博士谈谈她的研究,她认为几十年后环境微生物学研究将会是什么样子,以及她对任何有志于从事环境研究的人的建议。丽贝卡赢得了2021年环境微生物因为她在2021年分子微生物生态学小组(MMEG)会议上的演讲而获奖。

你能告诉我们一些你正在做的事情吗?
我目前正在研究人类肠道微生物群及其在疾病条件下(如炎症性肠病:IBD)和家族内的传播和进化过程希尔德布兰德集团.我的大部分研究都是基于宏基因组测序,并利用这些数据来探索微生物群系内特异性变异的相关性。例如,我们正在进行的荟萃分析的初步数据表明,在特定菌株水平上的微生物群变化似乎与仅考虑物种水平数据时观察到的不同,这两种数据似乎都与疾病状态有关。

目前,我正在开发识别菌株及其相关基因含量的方法,以利用特异性水平上可用的信息,更好地了解人类微生物群系动力学。

我迷上了宿主相关微生物群系中特定变异的相关性,我决定在一个更复杂的系统中探索这类问题——人类微生物群系。

你是如何进入这个研究领域的?
我一直着迷于共生,更确切地说,微生物和真核宿主之间的相互作用及其进化。在马克斯·普朗克海洋微生物研究所(Max Planck Institute for Marine Microbiology)的杜比利耶教授(Prof Dubilier)的共生系攻读博士学位期间,我研究了一种发生在深海深海热泉口的硫氧化细菌和贻贝之间的高度特异性胞内共生关系。这些贻贝依靠它们的细菌共生体从无机化学能源中产生生物量。尽管一开始这个系统看起来很简单,但我们很快就意识到细节决定成败。我们发现,尽管代表的是一种细菌,但我们在贻贝内部发现了这种细菌的不同菌株。我们假设,这种菌株多样性,不是有害的,而是代表了宿主的适应优势,使其更能适应突然的环境变化。

我们正试图突破分类学分辨率和相关基因含量的极限

获得博士学位后,我迷上了宿主相关微生物群系内特异性变异的相关性,我决定在一个更复杂的系统中探索这类问题——人类微生物群系。和深海贻贝一样,我们人类也依赖我们的微生物群来繁荣和生存。尽管这一系统与海洋共生非常不同,但在这两种环境以及许多其他环境中,大多数问题本质上是相同的:宿主-微生物相互作用的种内变异的相关性是什么?是哪种菌株有关系吗?宿主-微生物组的相互作用是否在特定的水平上表现出来,我们可以通过研究这个学到什么?

你认为你正在做的研究的亮点是什么?
我认为,在我的研究中,很难找出一个亮点。我最喜欢的一个方面是,我们正在努力推动分类分辨率和相关基因含量的极限,以提高我们对健康和疾病中微生物-宿主相互作用的理解。

当我意识到这些细菌本质上可以让整块铁消失,并对环境造成潜在的巨大影响,比如石油管道的腐蚀,这真的让我大吃一惊。

是否有某个人/某件事或某件事启发你从事环境微生物学工作?
我想我对微生物学的热情开始于我还在我的学士学位,并在Max Planck Institute for Marine microbiology与Dr Dennis Enning在Friedrich Widdel教授的系兼职工作。在这个职位上,我参与了一个研究海洋沉积物中铁腐蚀细菌的项目。当我意识到这些细菌本质上可以让整块铁消失,并对环境造成潜在的巨大影响,比如石油管道的腐蚀,这真的让我大吃一惊。第二个对我来说很重要的因素是国际马克斯·普朗克海洋微生物研究学院(MarMic),我在那里攻读硕士和博士学位。它包括在研究实验室的大量培训,以及海洋沉积物的实地工作。我认为,对样本、方案、显微镜、分子生物学以及背后的理论的亲身体验,是我对环境微生物学的一大兴趣所在。

但我认为,没有环境、动物或植物能够脱离微生物而存在,这一认识驱使我研究环境样本中的共生、相互作用和群落动力学,而不是专注于实验室条件。

你对应对大流行有何看法?这对你的研究有影响吗?
我认为我自己是幸运的科学家之一,大流行对我的研究的直接影响相对较小。我的大部分工作是基于计算机的,我们已经有了我正在做的一个项目的数据。而且,我没有任何个人的照顾责任,我认为这会让事情变得更加困难。尽管如此,在疫情期间,我大部分时间都在家工作,这变得越来越困难。在我看来,缺乏与朋友和同事的个人接触和科学(和非科学)交流对专注和动力有不利的影响。我认为,许多科学讨论都是通过向你的办公室邻居简单地问这个问题而发生的,而这种随意的交流已经被在家工作完全抹去了。

你完成目前的研究项目后有什么计划?
我非常喜欢现在的工作,完成正在进行的项目需要一段时间,因为我入职还不到一年。从长远来看,我想申请资金来关注和深化我自己关于人类肠道微生物群及其与宿主的相互作用的研究问题。

我认为我们已经陷入了一种趋势,即产生比我们目前所拥有的知识和工具更多的数据。

你认为环境微生物学在10年或20年后会成为一个什么样的研究领域?
我认为我们已经陷入了一种趋势,即产生比我们目前所拥有的知识和工具更多的数据。我认为接下来的10到20年需要计算方法来赶上明智地分析并连接大量的偏心神经,转录组织,代谢组科,环境数据等。所以,我认为这将是计算生物学家的巨大时光和挑战。如此,在我看来,最终证明了我们经常需要实验微生物学的过程或相互作用所需要的,并且目前升高的高通量细菌培养的努力对于跟上并补充培养无关的方法是重要的。

带着开放和好奇的心态去做。

你对那些想从事环境研究的人有什么建议?
带着开放和好奇的心态去做。在我短暂的职业生涯中,我学到的一个关键方面是,有时我们过于关注我们的系统或一种方法。但是通过观察其他领域和系统,我们发现了很多可转移的理论和思想。通过缩小和了解这些,我们可以使我们自己的研究更加丰富,也可以看到更广泛的模式。

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