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Mikrobielle Manifest: Der Global Drücken Sie den Microbiome (Kavli Runder Tisch) zu verstehen,

2012-12-28 4
   
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résuméEine Abbildung von Helicobacter pylori - Bakterien Credit: www.royaltystockphoto.com/Shutterstock.com Alan Brown ist ein Schriftsteller und Blogger für die Kavli Foundation . Lesen Sie mehr Perspektive Stücke auf dem Kavli Expert Voices Zielseite. Br
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Mikrobielle Manifest: Der Global Drücken Sie den Microbiome (Kavli Runder Tisch) zu verstehen,




Eine Abbildung von Helicobacter pylori - Bakterien

Credit: www.royaltystockphoto.com/Shutterstock.com


Alan Brown ist ein Schriftsteller und Blogger für die Kavli Foundation . Lesen Sie mehr Perspektive Stücke auf dem Kavli Expert Voices Zielseite. Brown beigetragen , diesen Artikel zu Live - Science Expert Stimmen: Op-Ed & Insights.

Microbes könnte schon bald an der Spitze der großen Science-Liste der Welt sein. Ende letzten Jahres vorgeschlagen ein Konsortium von Wissenschaftlern aus 50 US-Institutionen, um die "Einheitliche Microbiome Initiative", eine nationale Anstrengung, unser Verständnis von microbiomes vorzurücken, Gemeinden einzelliger Organismen wie Bakterien, Viren und Pilze.

Mit einem einheitlichen Fokus, hoffen die Forscher lernen, wie microbiomes konnte nicht nur Infektionskrankheiten heilen und Antibiotika-Resistenzen zu reduzieren, aber auch erschöpft Ackerland zurückzugewinnen, schneiden Dünger und den Einsatz von Pestiziden und produzieren neue Kraftstoffe und kohlenstoffbasierten Chemikalien.

diese ehrgeizigen Ziele zu erreichen wird eine ebenso ehrgeizige Anstrengungen erfordern neue Instrumente und Kooperationen zu entwickeln, der auf einen Durchbruch bei der Analyse von mikrobiellen DNA, Proteinen und Metaboliten. Solche Analysen zeigen, dass die mikrobiellen Gemeinschaften unglaublich vielfältig sein können, Hunderttausende von verschiedenen Mikrobenarten einschließlich, alle miteinander interagieren. Im menschlichen Darm, unterstützen diese Mikroben Verdauung, sie können aber auch Übergewicht, Allergien und sogar die Entwicklung des Gehirns beeinflussen. Darüber hinaus unseren Körper, Mikroben der Erde sauerstoffreichen Atmosphäre und ermöglichen Pflanze und das Leben im Ozean zu gedeihen geschaffen.

Während die heutigen Werkzeuge uns viel über die Moleküle in mikrobiellen Gemeinschaften sagen können, können sie die Funktion dieser Moleküle nicht erklären und wie sie Mikroorganismen ermöglichen, zusammen zu arbeiten. Nur mit diesem Maß an Verständnis, können die Wissenschaftler microbiomes zu nutzen, die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu verbessern.

Kürzlich veranstaltete die Kavli Foundation einen Google+ Hangout über das Potenzial der Natur microbiomes und wie wir in sie tippen können. Zu den Teilnehmern gehörten:

Janet Jansson ist Chef - Wissenschaftler der Biologie in der Erde und Biologische Wissenschaften Direktion am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) und Sektor führen für PNNL Forschung im Department of Energy Biological Systems Science Division. Sie koordiniert zwei von PNNL der Biologie Programme: die Microbiomes in Transition (MINT) Initiative zu untersuchen , wie Klima- und Umweltveränderungen beeinflussen natürlichen und menschlichen microbiomes und das DOE Foundational Scientific Focus Area, Grundsätze der mikrobiellen Gemeinschaft Entwurf.

Rob Ritter ist der Gründer des amerikanischen Gut - Projekt , einem Open-Access - Projekt , das Verdauungssystem des microbiome und seine Wirkung die menschliche Gesundheit und Entwicklung zu überblicken. Er hält Verabredungen an der University of California, San Diego School of Medicine, Department of Computer Science and Engineering, wo er Bioinformatik-Systeme zu klassifizieren und zu interpretieren, große Mengen biologischer Daten entwickelt.

Jeff F. Miller ist Direktor des California Nanosystems Institute, einem multidisziplinären Forschungsorganisation und dem entsprechenden Autor des Science - Papier des Konsortiums. Basierend auf der University of California, Los Angeles, hält Miller den Fred Kavli Chair in Nanosystems Wissenschaften und ist Professor für Mikrobiologie, Immunologie und Molekulare Genetik.

Im Folgenden ist eine modifizierte Abschrift der Diskussion. Edits und Änderungen wurden von den Teilnehmern gemacht gesprochene Kommentare während der Live - Übertragung aufgezeichnet zu klären.

Die Kavli Foundation: So lassen Sie uns mit einer Frage beginnen. Es gibt eine kambrische Explosion in microbiome Forschung. Vor zehn Jahren, microbiomes waren kaum auf der Karte. Im vergangenen Jahr enthielt 25.000 Papiere den Begriff. Warum ist jetzt passiert das ? Ist es nur , weil wir mikrobiellen DNA, oder sind andere Technologien machen dies möglich lesen kann?

Jeff Miller: Es gibt eine Menge von Faktoren , die zusammen diese Explosion des Interesses zu verursachen kam. Eine, natürlich, ist die Fähigkeit, schnell DNA-Sequenz. Und in den letzten 10 Jahren oder so, haben wir eine Progression von Technologien gesehen, die es uns ermöglichen, mikrobielle Gemeinschaften mit zunehmender Auflösung und Komplexität charakterisieren. Aber wir haben auch viele Engpässe auf dem Weg begegnet. Und diese enorme Menge an sequenzierten die Interpretation von Daten ist einer dieser Engpässe.

Rob Knight: Ich bin damit einverstanden. Ich denke, es ist wirklich die Kombination der DNA-Sequenzierung Werkzeuge immer viel billiger, und die Rechentools, einschließlich der Toolkits, die wir entwickelt, das die Informationen viel zugänglicher zu einer breiten Gemeinschaft von Nutzern zu machen. Ich denke, was wir in der Zukunft sind Werkzeuge sehen, die über Einnahme Vorräte von Arten oder Vorräte von Genen und stattdessen bieten viel mehr Einblick darüber, wie diese Arten und Gene funktionieren gehen. Aber das wird sowohl eine ganze Menge zusätzlicher Entwicklung der Software zu verlangen und die Wissensbasis, die Software zu nutzen.

TKF: Janet, haben Sie irgendwelche zusätzlichen Gedanken dazu?

Janet Jansson: Ja. Mit DNA-Sequenzierung erhalten wir Informationen über die Zusammensetzung von microbiomes, aber es ist auch interessant zu wissen, was diese Mikroben tun. Zum Beispiel, wenn wir ihr Protein oder Metaboliten Zusammensetzung verstehen konnten, konnten wir ein besseres Verständnis von dem, was sie in den verschiedenen Arten von Lebensräumen und in unserem Körper tun. Es gibt viele Entwicklungen in diesen Bereichen, aber diese Werkzeuge sind immer noch hinter den Sequenzierungstechnologien.

TKF: Also brauchen wir ein großes Programm, eine Unified - Microbiome Initiative, diese Fähigkeiten zu entwickeln? Könnten wir auf bestehenden Technologien oder müssen wir erfinden radikal neue Formen der Wissenschaft nicht bauen?

Miller: Die wahrscheinliche Antwort lautet : "beides." Es gibt sicherlich eine Menge Raum für inkrementelle Fortschritte zur besseren Sequenzierungstechnologie führende und dergleichen. Aber wir brauchen auch einige Quantensprünge in der gleichen Zeit.

Das Feld hat sich rasant entwickelt. Aber wir haben ein Plateau erreicht, die mit den Grenzen der heutigen Technologien zu tun hat. Wir müssen in der Lage mikrobiellen Gemeinschaften zu sehen, wo sie in Echtzeit leben. Wir wollen wissen, was sie tun. Welche Gene exprimieren sie? Welche Proteine ​​machen sie? Welche Metaboliten synthetisieren sie? Wie reagieren sie miteinander und ihre Umgebungen?

Dann müssen wir diese alle Daten nehmen können und interpretieren sie in einer Weise, die uns Fragen zu stellen ermöglicht und neue Hypothesen zu formulieren, die wir testen können und verfälschen oder als richtig erweisen.

Diese sind wirklich groß Aufträge. Sie werden nicht nur neue Technologien erfordern, sondern auch die Eingabe von Mitarbeitern in den Ingenieurwissenschaften, der Physik und Chemie, sowie die Lebenswissenschaften, Umweltwissenschaften, Informatik und vieles mehr.

TKF: Ich bin über die Informatik Seite davon neugierig. Rob, Sie haben eine gemeinsame Berufung der UC San Diego medizinische Fakultät und Informatik - Abteilung. Ist es so ein großer Auftrag? Ich meine, wir große Datenmengen haben. Werden wir etwas mehr brauchen?

Knight: Nun, das Problem ist , dass große Datenmengen und Magie sind nicht ganz das Gleiche. Es gibt eine Menge von Verbesserungen, die auf dem Algorithmus Seite passieren müssen. Im Allgemeinen, maschinelles Lernen und generische Algorithmen geben Ihnen einen guten, aber nicht ideal, Antwort auf eine bestimmte wissenschaftliche Frage. Und je mehr Informationen, die Sie an den Anfang in können diese Algorithmen auf Ihr spezielles Problem anzupassen, desto besser werden Sie tun.

Die andere Sache ist, dass, obwohl wir eine enorme Menge an Daten sind produzieren, sind wir immer noch um den Betrag der begrenzten Daten es ist immer noch nicht genug, und unsere Fähigkeit, es zu interpretieren. Das Problem eine Menge Leute gerade jetzt stehen, ist, dass sie so viel mikrobielle Gemeinschaft Informationen gesammelt haben. Sie haben mehr als tausend Arten, die sie nicht verstehen. Sie sind die Auflistung eine Million Gene, die sie nicht verstehen. Dann werden sie andere Arten von Molekülen, die auf Messen metatranscriptomics oder Metaproteomik oder Metabolomics mit denen, wieder schaffen sie sehr große Vorräte, die sie auch nicht verstehen.

Aber selbst mit all diesen Daten sind wir noch durch die Anzahl der Proben begrenzt, und durch unsere Fähigkeit, diese Einheiten zu beschriften und zu verstehen. Es gibt eine große Rolle für bestehende Algorithmen, die effektiver angewendet werden können, wie wir mehr Daten zu erhalten, und für grundlegend neue Algorithmen sowie neue Wege der Datenverarbeitung, die sich radikal verändern, wie wir über die Berechnung denken selbst.

TKF: Ein Teil der Herausforderung ist , dass wir einen besseren Weg brauchen , um näher an den Bewohnern der metaphorische Stadt , die ich bereits erwähnt. Es ist , als ob wir in dieser Stadt aus dem Weltraum suchen und versuchen , die Menschen die Rollen , um herauszufinden , wenn wir nicht einmal diese Menschen sehen können, ist es nicht?

Knight: Es ist ein wenig schlechter als das. Sie fliegen in Ihrem UFO gibt, und man nur einen großen Teil dieser Stadt nehmen, schleifen es, schauen Sie sich die ganze DNA und Chemikalien, und versuchen, einen Sinn zu machen. Das kann eine effektiv oder ineffektiv Weg, um die Stadt zu verstehen. Sie werden ein Verständnis für einige der chemischen Prozesse erhalten, die auf gehen und einige der Gene, die exprimiert werden. Aber du wirst nicht viel über die Soziologie zu lernen, oder wie diese Organismen zu kommunizieren.

Jansson: Ja, und eine andere Art und Weise, dieses Problem zu lösen ist einfacheres Modell Gemeinschaften zu verwenden. So, wenn wir Werkzeuge nicht über die Instrumente verfügen und Daten mit diesen hochkomplexen Gemeinden zu beschäftigen, haben zumindest eine Modell-Community, die uns spezifische Wechselwirkungen untersuchen lassen.

TKF: Mit anderen Worten, es ist einfacher , etwas viel einfacher zu studieren?

Jansson: Ja, zumindest vorerst. Volle Gemeinden sind nur einige der unterschiedlichsten Arten von Lebensraum für Mikroorganismen auf der Erde. Wir gehen so viele Daten, daß wir nicht durch die Datenmenge begrenzt sind wir produzieren, sondern durch unsere Fähigkeit, die Daten zu verarbeiten. Auch mit Supercomputern, kann es Wochen, wenn nicht Monate, um nur all diese Daten durch unsere Computer laufen.

Knight: Bei allem Respekt, ich glaube , dass wir noch begrenzt Daten sind , weil wir nicht genug Proben haben.

Also, es ist, als ob wir hatten, sagen, fünf Fotos, und wir nehmen sie mit immer höheren Auflösung. Das erzeugt eine Menge Daten, aber nicht genug, um einen Film zu erstellen. Was wir wirklich brauchen, ist, sagen wir, 100.000 Frames. Und egal, wie viel mehr Informationen, die wir aus der geringeren Anzahl von Frames erhalten Sie haben, werden wir niemals in der Lage sein, gemeinsam den Film zu bringen.

Also, das ist eine Menge, was wir gegenüber. Gerade jetzt, es ist so teuer, um jede Probe zu verarbeiten, ist es wirklich schwierig, genügend Proben zu bekommen. Das ist wirklich, warum wir Mikroben in der Lage sein müssen viel vorzulesen, viel schneller, viel, viel billiger. Und wir müssen auch immer höhere Auflösung Techniken zu verwenden, dass die vollständige Film zu bekommen, wie die Interaktionen stattfinden.

Jansson: Ich bin damit einverstanden wir mehr Proben benötigen. Aber selbst dann ist es sehr schwierig, die Informationen von einer Probe zu verarbeiten.

Miller: Richtig. In der Tat wissen wir die Funktionen von nur etwa die Hälfte der Gene, die wir in diesen Gemeinden erkennen. Und der Halb wir denken, wir wissen, die Menge an Fehl Annotation und falsche Kontext Anmerkung, sind ebenfalls von Bedeutung. So versuchen wir, ein Puzzle zusammen mit nur einige der Stücke zu setzen. Und wenn man sich kleine Moleküle betrachten, ist diese Situation sogar noch schlimmer. Etwa zwei Prozent der Metaboliten, die in der typischen mikrobiellen Gemeinschaft Karte zu bekannten Strukturen zu finden sind. Und nur einen Bruchteil der zwei Prozent sind auf bekannten biochemischen Wege. Also brauchen wir mehr Informationen.

TKF: Diese Metaboliten werden in bakteriellen Verdauung beteiligt. Sind sie , wie Bakterien miteinander kommunizieren?

Miller: Ja, das , wie sie kommunizieren und wie sie erwerben Energie. Sie sind die Abfallprodukte geben sie, und die kleinen Moleküle, die sie mit anderen Mikroben konkurrieren nutzen und die Interaktion mit ihrer Umwelt. Und viele andere Dinge, die noch zu entdecken. Diese kleinen Moleküle sind die Sprache der mikrobiellen Gemeinschaften.

TKF: Wie Sie einen Griff auf das alles klingt wie ein imposantes Forschungsprojekt. Aber nehmen wir Sie heute diese Werkzeuge hatten. Was ist es , dass Sie studieren möchten? Jeff, studieren Sie die Entwicklung von Bakterien , die Krankheiten verursachen. Was würden Sie mit diesen Werkzeugen zu tun?

Miller: Junge, große Frage. Ich denke, ein Bereich, der für den Fortschritt Primzahl ist - und einige bereits Fortschritte erzielt worden - ist die Idee, eine Gemeinschaft zu nehmen, die etwas robuster sein kann, aber nicht wirklich optimal für seine Umwelt oder den Host-und Engineering es so, dass es günstiger ist Eigenschaften und weniger nicht nur nützliche Eigenschaften.

Dadurch, dass wirklich ein Verständnis für die ökologischen Prinzipien erfordert, dass die Gemeinschaft der Zusammensetzung, Robustheit, Reaktion auf Veränderungen, und so weiter regieren. So mikrobiellen Gemeinschaften umprogrammieren zu können, ist wirklich eines unserer obersten Ziele.

Es gibt verschiedene Stufen entlang dieser Bahn, die man sich vorstellen kann. Aber wir sind nur in einem sehr frühen Stadium in der Lage, das zu tun. Also, wenn ich eine Sache zu wählen waren zu studieren, wäre es zu verstehen sein, wie mikrobielle Gemeinschaften gut genug ausgebildet sind, um prädiktive zuverlässig, Reengineering dieser Gemeinschaften zu ermöglichen, ihre Funktionen zu optimieren.

TKF: Sehr interessant. Janet, ich weiß , Sie auf die menschliche microbiome Arbeit zusammenarbeiten. Aber Sie haben entwickelt auch einen guten Ruf für die Untersuchung , wie Umweltveränderungen beeinflussen microbiomes in Alaska Permafrost und am Golf von Mexiko. Welche Dinge haben Sie gelernt , und was würden neue Werkzeuge , die Sie sagen , dass Sie nicht bereits weißt?

Jansson: Für Umweltstudien, wollen wir verstehen , wie sich die Ereignisse, wie zum Beispiel der Bohrinsel Deepwater Horizon Ölpest am Golf oder das Auftauen des Permafrosts aufgrund der globalen Erwärmung in Alaska, ist Mikroben und die Prozesse zu beeinflussen , dass sie in diesen Systemen auszuführen.

Mit dem Golf-Ölpest, wir hatten Organismen, die während des spill angereichert waren, und das waren in der Lage Öl abzubauen. Das war also interessant, aus dieser Perspektive.

Im Permafrost, haben wir eine große Reserve an Kohlenstoff, die derzeit in dieser Umgebung gefangen ist. Also, was passiert mit diesem Kohlenstoff als der Permafrost taut und die Mikroorganismen beginnen, aktiv zu werden und den Kohlenstoff abbauen? Werden sie viel mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre freizusetzen und die globale Erwärmung Prozess noch schlimmer machen? Bei einer sehr grundlegenden Ebene, müssen wir verstehen, was diese Mikroorganismen tun.

TKF: Sehr gut. Ich möchte auf einige Zuhörer Fragen zu bewegen. Sie wissen, sind microbiomes plötzlich in den Nachrichten, und mehrere Zuhörer wollen über die Produkte, die unsere Gesundheit zu verbessern versprechen und bestimmte Bedingungen heilen durch unsere microbiomes zu verändern. Rob, Sie habe die amerikanische gut studiert jetzt für eine Weile. Wissen wir genug über microbiomes für jemand diese Art von einem Anspruch zu machen?

Ritter: Ja, aber so weit, dass nur eine sehr kleine Anzahl von Menschen beschränkt ist. Zum Beispiel war es ein wirklich schönes Papier in Cell von Eran Segal und Eran Elinav des israelischen Weizmann Institute of Science. Es zeigte sich, dass Ihr microbiome basierend auf, können Sie vorhersagen, welche Lebensmittel gut oder schlecht Auswirkungen auf Ihren Blutzucker haben. Der Nachteil, so weit, dass sie nur, dass in der israelischen Bevölkerung zu tun, wo das Lebensmittel Inventar ist etwas anders, als man in den Vereinigten Staaten, zum Beispiel sehen würde. Aber diese Technologie ist am Horizont und sehr schnell zu verbessern.

Soweit Probiotika gehen, gibt es nicht viele Hinweise darauf, dass Probiotika die allgemeine Gesundheit des Menschen zu verbessern, obwohl es einige interessante Daten in Mäusen ist. Auf der anderen Seite gibt es eine ganze Reihe von Probiotika, die klinisch untersucht in gut durchgeführten randomisierten kontrollierten Studien wurden. Für eine Reihe von Bedingungen, wie, Reizdarmsyndrom, post-antibiotische Durchfall und so weiter, gibt es besondere Probiotika auf dem Markt, die klinisch validiert wurden.

Aber es ist eine Art, wie Drogen, in denen bestimmte Probiotika sind gut für die besonderen Bedingungen, aber nicht etwas, das Sie in der Regel nehmen sollte. Und in der gleichen Art und Weise, die Sie für Drogen erwarten würde, die meisten Leute nicht brauchen die meisten Probiotika die meiste Zeit zu nehmen, oder zumindest nicht diejenigen, die bisher untersucht wurden. Also, ich denke, es ist fair zu sagen, dass die öffentliche Begeisterung stark die tatsächliche Beweise überflügelt. Aber es gibt einige Hinweise darauf, dass die Begeisterung zugrunde liegen.

TKF: Jeff, was ist die Zukunft? Werden wir in der Lage sein , Krankheiten zu heilen? Kann ich meine microbiome den Stoffwechsel zu beschleunigen , damit ich Eis essen kann und nie eine Unze zu gewinnen?

Miller: Wenn man sich die Probiotika aussehen, die es gibt, sie datieren zurück. Sie haben ihren Ursprung in der Nahrungsmittelproduktion, Gärung, Käseherstellung und andere Prozesse. Die Frage ist also, haben sie einen gesundheitlichen Nutzen haben oder nicht? Und die Ergebnisse sind oft nicht eindeutig.

Aber das ist ganz anders, als zu schauen, was wir jetzt wissen, und zu fragen, okay, wie würden Sie dieses System Ingenieur oder umzubauen? Wäre eine kleine Konsortien von Bakterien, die eine gute Möglichkeit, Fettgewebe zu verringern und Muskelmasse mit einer Diät zu erhöhen? So, wie Rob sagte, haben wir noch nicht an dem Punkt, wo wir unser modernes Verständnis von microbiomes zu Probiotika jetzt auf dem Markt angewendet haben. Aber das Potenzial für das zu tun ist auf jeden Fall da.

Also, Ihre Frage zu beantworten, könnte es Infektionskrankheiten zu heilen. Ein gutes Beispiel ist Clostridium difficile -induzierte Durchfall, die durch Antibiotika verursacht wird. Das beste Heilmittel, die wir kennen, ist fäkal microbiome Transplantation von einem gesunden Spender. Es ist etwa 90 Prozent wirksam, so dass wir wissen, dass es funktionieren kann. Es ist sehr grob, und so die Frage ist nun, wie es durch verfeinerte Wissenschaft besser zu machen, anstatt Hit-and-miss empirische Tests.

Knight: Es ist wichtig , sich daran zu erinnern , dass dies für die Zukunft nicht gerecht ist. Es gibt Menschen herumlaufen, jetzt am Leben, die tot sein würde, hatten sie fäkale microbiome Transplantationen nicht empfangen. Das ist wirklich eine aktuelle Technologie, die funktioniert und jetzt klinisch angewendet wird. Und was wir tun müssen, ist es zu verfeinern. Aber es ist nicht etwas, das in der Zukunft ist, ist es etwas, was heute hier ist. [Body Bugs: 5 überraschende Fakten über Ihre Microbiome]

TKF: Es öffnet sich einige sehr interessante Fragen auf. Eines der Dinge , die wir über den menschlichen microbiome entdeckt haben , ist , dass es alle Arten von Dingen, von der Entwicklung des Gehirns und Adipositas zu Verhalten beeinflusst. Dies sind genau die Dinge , die definieren , wer wir sind. Jetzt reden wir über eine mögliche künstliche microbiomes synthetisieren. Dies wirft einige ethische Fragen, nicht wahr?

Miller: Auf jeden Fall. Ethik ist ein riesiges, riesiges Gebiet. "Do no harm" ist die erste Haupt, ob wir über Permafrost, in der Landwirtschaft oder der menschlichen Magen-Darm-Trakt sprechen. Und so die Anforderungen an microbiota reengineering als Medikament zu verwenden, haben stringent sein und sorgfältig gesteuert werden. Und Sicherheit, offensichtlich wird, geht die erste Ausgabe zu sein.

Aber es ist kompliziert, weil es sich um dynamische Systeme. Und die Frage ist, wie lange alle Änderungen dauern? Was sonst würde das Ergebnis ändern, um diese Störungen zu machen, und so weiter? Also brauchen wir viel mehr zu verstehen, bevor wir versuchen, in großem Maßstab zu konstruieren und zu manipulieren.

TKF: Janet, Sie studieren Ökologie. Könnten Sie eine groß angelegte ökologische Eingriff mit microbiomes vorstellen?

Jansson: Bevor ich die Adresse, ich will nur über Probiotika zu unserer früheren Diskussion zu gehen. Darüber hinaus unsere microbiome zu ändern, können wir es auch durch die Nahrung beeinflussen wir in sie setzen. Dies ist auch eine Strategie, manchmal erfolgreich ist, wenn auch nicht sehr gut verstanden. Statt eines probiotischen, ist es eine präbiotische genannt. Zum Beispiel können Sie essen, was eine resistente Kohlenhydrat oder Stärke genannt wird, die nicht leicht zu verdauen ist. So macht es zu Ihrem Darm relativ intakt. Auf diese Weise können die Mikroorganismen im Darm zu konsumieren und es gären, und das ist vorteilhaft für die Kolon Gesundheit.

Was eigentlich ein Ökosystem in großem Maßstab zu manipulieren, dies ist natürlich schwierig. Es gibt Menschen, die die Ozeane zu befruchten durch Zugabe von Eisen gesprochen haben, zu puffern oder die Auswirkungen steigender CO2-Konzentrationen zu mildern. Aber wenn es Permafrost kommt, wie die Zersetzung des Kohlenstoffs zu verhindern, die dort gefangen ist? Das ist schwierig. Aber über die Arten von Organismen gewinnen Wissen, das es gibt, und diejenigen, die aktiv werden, wenn der Permafrost auftauen beginnt, können wir zumindest sagen voraus, die Auswirkungen dieser Änderungen.

Knight: einfach auf zu bauen , was Janet sagte, ist es wichtig , dass wir bereits radikal überarbeitet, durch die Landwirtschaft haben sich daran zu erinnern, Boden und menschliche microbiomes über den größten Teil der Welt. Wir sie in Staaten gebracht, die keinen Präzedenzfall in der Natur haben.

Das Problem ist, dass wir überhaupt nicht verstehen, was wir tun oder was unsere Auswirkungen auf diesen microbiomes waren. Also, es ist nicht, dass wir sie nicht ändern können. Wir verändern sie bereits. Und haben sich bereits verändert sie. Die Frage ist mehr: "Können wir sie in einer differenzierteren und gerichtet ändern können, wenn wir ein besseres Verständnis für die Art und Weise haben, dass wir sie ändern können, auf der Ebene microbiome hinsichtlich der Arbeits- und Berufs Ebene dagegen?"

TKF: Wir haben darüber gesprochen , microbiomes Entwicklung und das Verhalten beeinflussen werden. Dies sind die Dinge , die unsere Persönlichkeit bestimmen. Für eine lange Zeit, dachte die Forscher , dass unser Erbgut diese Dinge bestimmt. Verstehen wir die Interaktion zwischen microbiomes und Genom? Janet, Sie schütteln den Kopf, also warum Sie nicht starten.

Jansson: Ich kann Ihnen sagen , dass dies jetzt eine echte heiße Forschungsgebiet ist. Meine Gruppe und einige andere Gruppen versuchen, die Verbindung zwischen dem Host des Genoms und die microbiome zu etablieren. Ich kann diese vorläufige Beweise sagen - es gibt ein paar Publikationen vor allem gewesen, bei Mausmodellen suchen - legen nahe, dass es eine Verbindung gibt. Rob eine historische Perspektive genommen, bei verschiedenen Arten von menschlichen Populationen und die Auswirkungen der uralten Lebensstile auf microbiomes suchen. Rob, vielleicht haben Sie auf das zu kommentieren möchten?

Knight: Ja. Wir wissen, dass sowohl bei Mäusen als auch bei Menschen, Lebensstil Verhalten, wie Ernährung und Hygiene vor allem, einen viel größeren Einfluss als Host-Genetik gehabt haben. Dies gilt, obwohl Host Genetik noch eine statistisch hoch signifikanten Einfluss auf die besonderen Merkmale des microbiome, darunter interessanterweise Funktionen, die mit Adipositas beim Menschen assoziiert sind.

Miller: Um eine Sache hinzufügen , was Rob sagte, haben wir mit unseren mikrobiellen Gemeinschaften seit langer coevolved bevor wir Homo sapiens wurde. Wir haben nur etwa ein Dutzend Gene in unserem Genom komplexe Kohlenhydrate zu verdauen. Die Mikrobiota in unserem Magen-Darm-Trakt bringt Hunderte von Genen, die das für uns tun. Und so, wenn wir essen, eine gesunde ballaststoffreiche Ernährung, was wir wirklich tun auf dieser mikrobiellen Konsortien angewiesen, dass Lebensmittel für uns zu verdauen, so dass wir einige der Produkte nehmen und sie für Energie und andere Zwecke.

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TKF: So, wie ein Zuhörer fragt, ist es vielleicht nicht so eine große Idee Bakterizide zu verwenden Mikroben in unseren Häusern auf jeder Oberfläche zu töten?

Miller: Keine gute Idee für eine Vielzahl von Gründen. Rob, schüttelte man den Kopf, so lasse ich Sie anfangen.

Knight: Nun, es ist schlecht für so viele Gründe. Sowohl im Hinblick auf die zunehmende antimikrobielle resistente Bakterien, weil die Bakterien, die Ihre Versuche überleben zu töten sie können dann diese resistenten Gene auf andere Bakterien übertragen, die uns direkt zu infizieren. Und auch, weil es gibt Beweise, immer mehr, dass Ihr Haus zu sauber erhöht das Risiko von Autoimmunerkrankungen zu halten, vor allem bei Kindern.

TKF: Wir sind am Ende unserer Diskussion zeichnen, so möchte ich Ihnen eine letzte Frage zu stellen. Wissen Sie, unser Verständnis der microbiome sich in den letzten 10 oder 15 Jahren verändert hat. Sag mir, was hat Sie am meisten überrascht über das, was Sie entdeckt haben? Janet, warum wir nicht mit Ihnen anfangen?

Jansson: Ich denke , die Sache , die mich am meisten , ist die Bedeutung des microbiome in Bezug auf unsere Gesundheit, in so viele verschiedene Möglichkeiten überrascht hat. Das war etwas, das war nicht nur vor einem Jahrzehnt überhaupt bekannt. Und so ist das, was ich sagen werde.

TKF: Okay. Rauben?

Knight: Die Verbindungen zwischen der microbiome und Verhalten. Vor einem Jahrzehnt hatten wir Hinweise darauf, dass die microbiome für die Gesundheit verbunden war. Aber niemand vorhergesagt wird, überhaupt, dass es eine Schlüsselrolle in Verhalten aufweisen würde, insbesondere in Säugetieren.

TKF: Und Jeff?

Miller: Vielfalt. Microbes - egal ob Sie Krankheitserreger, nützlichen Mikroben, oder Mikroben in jedem Kontext befinden sich im Studium - sind enorm vielfältig. Das Konzept einer Spezies hat überarbeitet werden, wenn Sie über Mikroben reden, weil sie nicht nur vielfältig sind, sondern ständig genetische Austausch von Informationen. Sie sind wirklich ein sich ständig bewegendes Ziel, und das Ausmaß ihrer funktionellen Vielfalt ist irrsinnig.

TKF: Ausgezeichnet. Dies ist sicherlich eine aufregende Zeit für die mikrobielle Forschung. Und ich bekam nicht einmal die beste Frage stellen, was ist, "Wie funktioniert die microbiome in unserem Darm unser Verhalten bestimmen?"

Knight: Wir wissen nicht , wie es passiert, und das ist , warum wir eine Unified - Microbiome Initiative benötigen.

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