Nicht selbst die Wissenschaft erklären die Bakterien In meiner Wohnung


Vor drei Jahren ich sanft gebürstet Faser-bestückte Tupfer gegen die Oberflächen von meiner kleinen Wohnung in New York. Mikroben leben überall, und ich war sammeln von Proben für die genetische Analyse — ich wollte meine mikroskopisch kleine Mitbewohner zu identifizieren.

Ebenso wie Mikroben überall in unserem Körper Leben leben sie auch alles über unsere Kissen und Möbel und Türklinken. Aber wir wissen noch sehr wenig über sie.

Im vergangenen Monat ergab eine massive Studie alle Lebensformen auf der New Yorker u-Bahn-Sequenzierung, dass fast die Hälfte der DNA keine bekannten Organismus abgestimmt. Und die DNA-Spiele, dass Forscher enthalten Beulenpest, Tasmanische Teufel und Himalaya bekommen yak. Was?!

Inmitten all der Verwirrung und u-Bahn Pest Panik, habe ich beschlossen, einen genaueren Blick auf die New York City mikrobiellen Gemeinschaft ich sehr eng wusste –, die von meiner ehemaligen Wohnung. Im Jahr 2012 schickte ich mikrobielle Proben aus meiner Wohnung zu einem Bürger-Wissenschaft-Projekt namens The Wild Leben of Our Homes, aus der North Carolina State University. Die Forscher sequenzieren das genetische Material von was ich ihnen geschickt hatte es versprochen.

Vor etwa einem halben Jahr habe ich endlich die erste Ergebnisse: zwei Kreisdiagramme und eine Excel-Tabelle voll von Namen ich konnte nicht wirklich aussprechen und auf jeden Fall konnte nicht buchstabieren. (Corynebacteriaceae und Sphingomonadaceae, um ein paar zu nennen).

Als ich versuchte, die Daten zu verstehen, die viele der unsichtbaren Lebensformen zusammengefasst, die in meiner Wohnung lauerte, kam ich an die Grenzen der modernen Wissenschaft. Tatsache ist, dass wir noch nicht verstehen, viel über Mikrobiome oder Ökosysteme von Mikroben. Und je mehr man weiß, desto mehr erkennen, dass Sie nichts wissen.

Ist das wirklich Poop Bakterien?

Die Bakterien in meiner Wohnung gefunden. ich weiß, die Farben der "nicht klassifizierten" und "Darm/Mund" Bakterien in das obige Kreisdiagramm sind sehr, sehr ähnlich. Tut mir Leid! Ich habe nicht die Charts machen! Wenn Sie mehr über die nicht klassifizierten Bakterien wissen wollen, ist hier die gesamte rohe Kalkulationstabelle. Kredit: das wilde Leben von unseren Häusern.

Nachdem ich meine Kreisdiagramm und Tabellenkalkulation kam, rief ich Rob Dunn, Biologe an der North Carolina State University und der Mann hinter Wild Leben of Our Homes, durch meine Ergebnisse im Detail zu sprechen. In meine Heimat Probenahme, hatte ich vorsichtig geschrubbt, vier Orte: Kissen, Küchentheke, außen Türrahmen und innen Türrahmen. Nur die Ergebnisse von meinem Türrahmen standen bisher zur Verfügung.

Eines der häufigsten Bakterien auf der Innenseite der meine Türrahmen war Sphingomonadaceae, eine Boden-Mikrobe, die vielleicht eine Fahrt auf die Sohlen meiner Schuhe gespannt hatte. Der Außenrahmen der Tür war geprägt von Micrococcaceae, ein Bakterium, die wahrscheinlich mit meiner Haut abgeplatzt. Dunn wies auch darauf hin, Corynebacteriaceae, die in der Regel in den verschwitzten Sumpf von den Achseln lebt.

Ich ging weiter unten in der Liste auf der Suche nach exotischen Mikroben. Eine ungewöhnlich häufige bakterielle Familie in meiner Wohnung war Deinococcaceae, klassifiziert unter Produkte/blättern. Es gibt nicht viel wissen wir über diese Mikrobe, aber ich ein Papier, das eine Art davon Leben in Zitrusfrüchten Blatt Krebs Läsionen, gefunden die mich über die Grapefruit Fragen habe ich in Chinatown zu kaufen Graben.

Aber auch als ich versuchte, die Kategorien von Bakterien in meinem ehemaligen Haus Sinn – und mit einer leicht triumphierenden Siehe Mama, meine erste Wohnung nach dem College war nicht so schmutzig– Unsicherheit mich geplagt. "Die meisten Mikroben in Ihrem Haus zu wenig bekannt sind, sogar zu erraten, wo sie herkommen, werden möglicherweise" lesen Sie die Erklärung über meine Kreisdiagramm Ergebnisse. "Und wir haben sogar unter gut untersuchten Organismen Unsicherheit."

In der Tat ist das Sortieren von Bakterien in Kategorien, basierend auf sie, wie Haut, Kot und Boden, woher eigentlich nur unsere schwachen menschlichen Geist künstliche Ordnung auf einer natürlichen Welt. Eine Art von Bakterien, Lactobacillaceae, könnte als fäkalen Bakterien bekannt geworden, denn wir finden eine Menge davon in den menschlichen Darm, aber das bedeutet nicht, dass es dort ausschließlich wächst. Nur weil es Lactobacillacae an meinem Türrahmen bedeutet (die für das Protokoll, es gab) nicht, dass es dort durch einen Abstrich der Poop.

Jonathan Eisen, Mikrobiologe an der University of California, Davis, hat eine Analogie dafür, warum diese Kategorien irreführend sein können. Es gibt eine Menge von Ratten in New York City, aber "eine Ratte in Ihrem Hinterhof zu finden bedeutet nicht, Sie leben in New York City." Ich bin zumindest Wahl nicht, über die so genannte fäkalen Bakterien in meiner Wohnung ausflippen.

Wir können keine Menge der Bakterien identifizieren, finden wir

Insgesamt 965 bakterielle Familien fanden sich auf der innen- und Außenrahmen meine Wohnungstür. Es ist schwer zu sehen, in das Kreisdiagramm angelegt aber gibt es ein sehr langer Schweif und das meiste davon ist "nicht klassifizierte Bakterien."

Wenn Sie bei der mikrobiellen long Tail peer, starten Sie sehen eine Menge von Mikroben, die ein Königreich, Phylum und Klassifizierung der Klasse, aber das war's. (Das bedeutet, dass sie noch in Ordnung, Familie, Gattung und Art eingestuft worden, noch nicht.) Dunn erzählte mir, dass diese nicht klassifizierten Bakterien DNA-Sequenzen enthalten, die aus jeder benannten und beschriebenen Mikroben nicht übereinstimmen.

In der Tat sind die überwiegende Mehrheit der Bakterien, die Forscher beschrieben haben diejenigen, die in einer Petrischale leicht angebaut werden. Je nachdem, wen man fragt darstellt, die 1 bis 5 Prozent aller Bakterien gibt, vielleicht sogar weniger.

Das Problem der wieviel wir nicht wissen, ist besonders akut mit eine relativ neue Technik namens metagenomische Sequenzierung, die populär geworden ist, wie DNA-Sequenzierung billiger geworden ist. Mit metagenomische Sequenzierung Sequenzieren Sie eine gesamte Microbiome oder Sammlung von Mikroben von einem einzigen Standort. Das bedeutet, dass die Sequenz-Ergebnisse sind ein Sammelsurium von Hunderten oder sogar Tausenden von verschiedenen Organismen.

Die Bakterien in meiner Wohnung wurden durch Sequenzierung nur einen Teil eines Gens namens 16 s rRNA, eine traditionelle Technik, die Forscher bei der Bakterien auf Familie oder Gattung zu lokalisieren.

Metagenomik ist potenziell viel leistungsfähiger, weil es ganze Genome Sequenzen. Sobald das genetische Material in einer Probe sequenziert wurde, gibt es Software-Programme, die die DNA-Abschnitte mit bakteriellen Genome in Datenbibliotheken zuordnen können.

Natürlich vorausgesetzt, dass die DNA Sie sequenziert haben auch in diesen Bibliotheken ist. Es gibt 100 oder so große Abstammungslinien von Bakterien, und die überwiegende Mehrheit der bakteriellen Genome, die wir sequenziert haben kommen aus nur drei. Wir haben moderate Probenahme der Genome von ca. 10 andere Gruppen. "Und die restlichen 80 wir saugen an," sagt Eisen.

Nehmen wir an, hier ist ein Bakterium namens Gizmodoacae gibt. Wenn wir nicht bereits GizmodoacaeGenomsequenz kennen – und die Chancen stehen gut, wir nicht – wir können nicht wissen, dass wir in unserem Beispiel Gizmodoacae gefunden. Unsere schlechte Bakterien gliedert sich in die Ritzen der unser Wissen.

Wir finden Zeug (Pest, Schnabeltiere, Yaks), das macht keinen Sinn

Vielleicht ist noch mehr beunruhigend, dass diese Analysen können manchmal "finden" Bakterien, die eigentlich in einer Probe nicht vorhanden sind. Dies ist ein besonderes Problem mit Metagenomik Sequenzierung, die beinhaltet eine ganze Reihe von Genome zerkleinern und sie wieder zusammensetzen. Die Software Prgorams, die tun das Zusammenstückeln kann manchmal sehr schief gehen.

Zum Beispiel die jüngste u-Bahn Mikrobiologie studieren "gefunden" DNA-Sequenzen, die deutlich Sinn machte: Tasmanischer Teufel, Himalayan Yak und der Mittelmeer-Fruchtfliege. Die Forscher warf diese. Sie habe, allerdings erwähnt mögliche Beweise für Pest-Bakterien in der u-Bahn zu finden.

Die Pest Erwähnung löste eine Menge Schlagzeilen aber auch einiges an Kritik. In einem Blog-post einige Tage, nachdem das Forscherteam in blutigen technische Details erklärt wie sie bekamen den Hit für Pest-Bakterien. Hier ist der Kern: viele tödliche Bakterien sind eng verwandt, harmlos sind, wie viele verschiedene Stämme von E. Coli. Es war wahrscheinlich hatten sie einen harmlosen Verwandten der Pest-Bakterien gefunden, aber den Präsenzbibliotheken enthielt nur das Genom des schädlichen. Daher, ein Hit für Pest.

Sehr geehrte Schnabeltier, was macht Ihre DNA auf Tomatenpflanzen in Virginia? Worldswildlifewonders/shutterstock

Viele andere Beispiele gibt es zuhauf, viele von ihnen gesammelt von Ed Yong in ein ausgezeichnetes Stück für seinen Blog Not Exactly Rocket Science. Schnabeltier wurde auf Tomatenpflanzen in Virginia gefunden. Nick Loman von der University of Birmingham die Genomsequenz für Escherichia coli, in 100 Basenpaaren Segmente zerhackt, und steckte ihn durch einen typischen Algorithmus für metagenomischen Analyse. Offensichtlich sollte haben landete er mit 100 Prozent E. Coli, aber der Algorithmus 61,3 Prozent ausspucken.

Unsere Daten sind nur so gut wie die Werkzeuge, die wir verwenden, um sie zu interpretieren. Es gibt Möglichkeiten, um diese Fehlalarme zu bekommen, aber sie erfordern mehr Rechenleistung.

Die Zukunft winkt

Dem Gebiet der Mikrobiologie ist heute ungefähr wo war aller Biologie als Darwin auf der Beagle stach und begann sammeln Beweise für die Evolution von akribisch studiert Arten Variation auf Inseln. Wir sind in der Katalogisierung Phase. Das heißt, wir müssen geduldig sein, während Wissenschaftler Daten sammeln wollen. Aber das bedeutet auch, dass wir auf der Anfang von etwas großem.

Das Mikrobiom meiner Wohnung allein nicht sagen Wissenschaftler – oder sogar mich – sehr viel. Aber es ist Teil eines viel größeren Bürger Wissenschaft Projekts vergleicht die Mikrobiome von fast 1.500 Häuser ganz über dem Land. Und um an der Katalogisierung Phase vorbeizukommen, Wissenschaftler, Experimente zu tun haben. Was passiert mit mikrobiellen Gemeinschaft ein Haus, wenn Sie einen Hund einführen? Oder Triclosan, einer antimikrobiellen allgemein gefunden in Produkte für den Haushalt? Es gibt viele Geschichten Links zu erzählen.

"Du kannst gehen durch Ihr Haus und halten unsere Ihre Hände und es gibt diese geheimnisvolle Zellen" sagt Dunn. "Jeder dieser Zellen ist die Spitze eines Fadens von einem großen Seil einer Geschichte. Diese Tipps sind rundum wartet, um uns für uns zu entwirren. Man denke nur an den Reichtum des Lebens, die wir noch zu entwirren. "

Ich habe mit ihm zu vereinbaren.

Bild oben: Staphylococcus Aureus. Janice Haney Auto/CDC

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