过去十年间，随着大数据和DNA检测技术的进步，生物学家对人类微生物组的认识大幅拓展。收集到的信息日益丰富，也为科学家带来了无数令人振奋的新问题。
与任何新兴知识领域一样，首要工作是分类。例如，我们知道数千种细菌栖居在肠道中，但也可能发现其真实多样性远超预期。至于病毒——地球上数量最多的生物实体——迄今只有5-25%得到分类。
部分原因在于，找出特定微生物可能颇具挑战：微生物往往需要其他微生物组成的群落才能生长，因此难以进行单菌培养。这项新技术是在“人类微生物组计划”框架下开发、并由GE自去年起商业化的，如今可使研究人员分离单个细胞的DNA，并在短短几小时内将其复制出来。该流程使用Phi29 DNA聚合酶，能够从轻至1飞克（十亿分之一微克）的样本中培养出微克量级的样本。这类技术有望促进单细胞测序，并随着时间推移，使研究人员能够了解特定微生物如何影响微生物组。
在这项工作持续推进的同时，另一些研究人员正探索细菌彼此作用的分子机制。英属哥伦比亚大学的Brett Finlay在今年早些时候发表的一篇论文中指出：“对于大多数在体内产生的微生物群代谢物，我们几乎一无所知，尽管这些正是微生物用来彼此以及与宿主交流的关键分子。”科克大学学院的John Cryan对此表示赞同。“我们确实必须弄清这些机制，”他说。
医疗治疗或许不必等到那时。目前已有大量药物投入使用，但其确切作用机制尚不清楚。不过，它们仍须接受临床测试。Cryan先生强调，益生菌的任何功效主张也同样需要经过检验——益生菌是指含有细菌的食品，或细菌本身，人们食用它们是为了获得某种所谓的益处。
微生物工程是另一个受到关注并吸引投资的领域。就在上个月，盖茨基金会发布征集提案，邀请开展实验，探索如何利用噬菌体操控肠道微生物组，从而以可能预防发展中国家儿童营养不良的方式发挥作用。
与这项探索微小细菌病毒潜力的研究处于两端的另一极，是迄今唯一已证实成功的微生物组干预：通过全量粪便微生物组移植（FMT），缓解由 艰难梭菌 引起的慢性肠道感染。然而，仍有大量工作有待完成，包括确定哪些细菌确实有益、标准化所用的粪便或粪便衍生培养物，以及建立适当的监管体系——在美国，FMT仍被视为一种研究性药物。
微生物组的新领域也引出了超越直接应用的问题。例如，微生物早于其他任何生命形态存在这一事实，促使人们探究人类与其微生物群落如何共同演化。这或许看似遥远，但系统生物学家和计算生物学家已开始逐个细胞地追寻这一目标。目前，研究重点集中在 生殖支原体这一我们所知最简单的细菌之一。要将研究规模扩展到数万亿个细菌、数千个物种，以及它们与人体细胞之间无数的相互作用，仍有很长的路要走。
归根结底，人类生物学几乎没有哪个方面能够不受微生物组研究的影响。正如Cryan先生所强调的：“这个领域很棒的一点是，它具有极强的跨学科性，而且人们都在彼此交流。”
本文最初发表于 GE LookAhead。本文的发表并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Jon Turney是GE LookAhead的撰稿人。
图片：一名研究人员隔着窗户，在实验室中准备DNA。路透社/Robert Pratta。
