我们从听众安娜那里得到了一份圣诞礼物:一个装满死苍蝇的小塑料管。它们最近在她工作的医院里出没。她想让我们弄清楚它们是什么，是什么引起了感染。DNA能破案吗?另外，《金与基因》的回归…
在这一集里
它会对一管苍蝇进行排序吗
埃德·法内尔，Illumina公司
面对挑战，菲尔·桑索姆去拜访了基因公司Illumina。他把装满死苍蝇的管子带给了科学家埃德·法内尔——他最初是研究这是2017年的一个裸体科学家项目…
艾德:我想是在马千层面危机期间，我想我们可以称之为。如果我们拿一根香肠，这不是很酷吗，这是传统的东西，你知道，很难判断里面有什么，因为所有的东西都切碎了，我们对它进行了测序，看看我们能在里面找到什么物种。
菲尔-你找到马了吗?
艾德:我们没找到马。没有，但我们找到了所有你能在肉店找到的东西。所以我们找到了一些羊肉，鸡肉，牛肉。当我们非常非常努力地寻找时，我们甚至找到了一些人类DNA，可能来自准备香肠的屠夫。
菲尔:好吧，让我来介绍一下你的新排序任务。我不得不说，它没有香肠好吃。
艾德:对，继续。
菲尔-好了，来了。
艾德:哦，天哪。好吧。不，那真的很恶心。所以我做了一个大胆的声明，我可能不觉得它很恶心，但这些是一些非常非常大的苍蝇。
菲尔-很恶心吧?
艾德:是的。它们毛茸茸的。他们看起来非常非常可怕。
菲尔:你以前做过类似的工作吗?
艾德:整只苍蝇?不。所以从苍蝇身上提取它真的很有趣。
菲尔:会很棘手吗?
艾德:是的。所以他们会提出一些我们一直在思考的挑战。一件事是我们如何检测细菌以及我们如何检测细菌对抗宿主?大多数人会做的是，他们会把苍蝇涂在一些琼脂板上，然后它们会培养细菌。这样做的问题是，这种培养方式会导致一种偏见，即只有特定类型的细菌会在特定的培养基上生长，实际上，我们现在可以使用一种更聪明的方法，即测序。所以我们要用这些苍蝇做两个不同的实验。我想对于其中的一些，我们要做的就是把整个苍蝇混在一起。然后我们会得到所有苍蝇的DNA和苍蝇体内的所有细菌:在苍蝇的外部，在苍蝇的内部，在它的嘴部，在它的胃里。
菲尔-你会得到很多苍蝇。
艾德:我们会得到很多苍蝇，而且要记住苍蝇和细菌会混在一起。这将是一个完整的宏基因组测序。我们对付苍蝇的方法是做大量的测序。
什么是宏基因组?
Ed -宏基因组学。这是观察细菌种群，苍蝇体内的整个细菌种群。
菲尔-哦，所以不只是苍蝇，还有额外的东西?
艾德:它在看多余的东西。所以我们能做的就是提取所有的DNA，说“哦，这个和飞行匹配，我们要把它去掉。”我们对此不感兴趣。”剩下的所有东西，我们可以把它和细菌和病毒基因组结合起来，看看我们能得到什么。
菲尔:你被苍蝇，苍蝇，苍蝇淹没的风险是什么，你永远不会感染细菌?
艾德:所以这是有风险的，但我认为我们可以非常非常深入地进行测序，你会惊讶于事物中有多少细菌。即使在人类中，比如，如果你曾经做过一个测试，比如23和我或祖先，你做了一个唾液管，这些唾液管几乎有50%的细菌来自你的口腔内部。
菲尔-好吧。你说第一种选择是把苍蝇捣碎。第二个选项吗?
艾德:第二种选择是把苍蝇浸泡在一种特殊的化学物质中，这通常是DNA提取过程的一部分，我们就把它们留在那里，溶解它们外面的所有东西，希望不会有太多苍蝇。所以我不确定这是怎么实现的。这是一个有点实验性的地方因为我们不知道我们要把它们留在那里多久，这样我们就不会溶解太多苍蝇。但我们仍然会收集它们外面的所有东西然后我们继续从那里提取剩下的DNA，希望能得到苍蝇表面的大部分东西。
菲尔:太好了。
Ed:如果这两种方法都有效的话，我们就有了一个很好的比较。就像苍蝇外面的细菌种群和整个苍蝇的细菌种群不同吗?所以你知道，我们知道也许胃里的东西和外面的不一样。
菲尔-哦，真有意思。
我刚刚想了一下，是的，我们会有一种微分。我的意思是这并不完美。我相信你们中的听众能够从中挑出很多漏洞，但我认为我们可以用它做一些更有趣的事情。也许吧，要看结果如何了。我是说，这是科学。这是我们第一次尝试，所以我们会看看效果如何。
菲尔:我们最初在阿登布鲁克的联系人给我们的挑战的其他部分:这些苍蝇可能来自死在屋檐上的东西，某种可怕的松鼠或负鼠或其他东西……
艾德:这下更恶心了，继续吧。
菲尔:但是你认为你能根据苍蝇胃里的东西找到答案吗?
艾德:这是个很好的问题。我对苍蝇的生物学了解不够，不知道这些苍蝇有多大，它们的胃里可能还剩下什么，这些苍蝇是多久从屋檐上下来的。我的意思是，我们可以看看会发生什么。
菲尔-如果你能在里面找到松鼠我会很兴奋的。我是说，恶心。
艾德——厌恶又兴奋!是的，这将是一个独特的挑战，但我们会试一试。
菲尔-在我离开之前，艾德把那管苍蝇放进了Illumina的冰箱里。那个看起来像银行保险箱的，把东西放在零下八十摄氏度的地方，就是这样。有两个星期，我把他们交给了能干的艾德。
苍蝇包罗万象:一个隐秘的世界
泽诺比亚·刘易斯，利物浦大学
苍蝇身上真的有更小的虫子吗，更不用说苍蝇体内了?Zen Lewis是利物浦大学的一名科学家，她研究了所谓的微生物群，她发现微生物群对它们的行为有奇怪的、意想不到的影响。菲尔·桑索姆发现了更多……
禅宗-这个领域的定义仍然有些争议，但对我来说，微生物组代表了包括动物身上发现的所有微生物的遗传物质。它与我们所说的微生物群有些不同。这就是实际的有机体本身，比如动物身上的微生物生态系统。
菲尔:说到苍蝇，它们已经很小了。它们上面也有微生物吗?
禅-他们在他们身上和里面做。几乎所有东西上都有微生物。如果你想想人类，几年前的一些数据表明人类身上的微生物细胞是实际人体细胞的10倍。所以我们在某种程度上确实是由微生物组成的，苍蝇也不例外。
菲尔:什么生物身上和体内都有苍蝇?
禅宗:我们已经知道了几十年了，从70年代开始，包括苍蝇在内的许多昆虫物种，都有所谓的内共生体。这些微生物实际上存在于宿主的细胞中它们也存在于苍蝇体内。最近，我们开始研究所谓的共生细菌，例如肠道中的微生物，是如何影响宿主苍蝇的。例如，有些细菌在消化过程中是有益的。
菲尔-所以它们是在分解苍蝇自身无法分解的食物吗?
禅宗:让我给你举个例子。所以我和我的合作者，Anne liz
菲尔:哇。那么是什么控制着里面的细菌种类呢?通常是这样的吗，这是它们过去进化的一部分?
禅宗:是的。当然是进化史。生物体也会从它们所吃的食物中积累微生物，当卵子离开雌性生殖道时，排泄物会与卵子一起沉积，而且在一些物种中，微生物会在个体之间传播。所以在某些种类的白蚁中，简而言之，年长的个体会用它们的肠道喂养年轻的个体，这样它们就能分解木头，我想，我不是白蚁专家，除非它们从巢穴同伴那里得到这些微生物，否则它们是无法做到这一点的。
菲尔:我就插句话，它们是如何从它们的同伴那里获得这些微生物的?屁股对嘴，我的朋友。屁股对着嘴。
昆虫真恶心。
禅宗-但他们也非常非常酷。
菲尔:那么，这是否意味着，在所有这些不同的获取微生物的方式中，你可能会在一只苍蝇身上发现数千种微生物?
许多昆虫，包括苍蝇，实际上有相当简单的微生物生态系统。所以它们的特征往往是两种，三种，或者四种主要的微生物群。你会在苍蝇身上看到类似的微生物群。
菲尔:如果苍蝇没有正确的成分，或者它们根本没有肠道细菌，会发生奇怪的事情吗?
禅宗——确实如此。我自己的一些工作是研究果蝇的亲缘识别。
菲尔-这是亲缘关系，就像你告诉谁是你的兄弟姐妹一样?
禅宗:对，没错。在我们研究的黑腹蝇中，它们无法分辨另一个个体是否与它们有密切关系，这有点危险，因为，你知道，如果你和一个兄弟或姐妹交配，你可能会得到质量很差的后代。然而，如果我们通过在食物中加入抗生素来破坏肠道细菌，果蝇就能识别亲属。
菲尔-这太奇怪了。
禅宗:这非常非常奇怪。
菲尔-你觉得是怎么回事?
Zen:嗯，我们的想法是，因为苍蝇有这种气味信号，你知道，基本上就像信息素一样，这种信号是由这些叫做卵泡细胞的小器官产生的。卵泡细胞的功能是通过来自肠道的信号来运作的。所以我们认为通过干扰细菌，消灭细菌，我们改变了肠道的活动，进而改变了产生气味信号的卵泡细胞的活动。因此，与正常情况相比，果蝇发出的信号不同。
菲尔:这是人们在观察这些微生物群时通常会发现的东西吗?它们有一些奇怪的作用，乍一看你可能想不到，但实际上很重要?
禅-这是我们越来越多的发现。我的意思是，以前很多关于微生物的研究都是从病原的角度进行的。所以微生物引起疾病，直到现在我们才开始发现它们对宿主的行为，生物学和进化有更广泛的影响。
Gins & Genes:捕捉尸体
Ed Farnell, Illumina;伊娃·希金波坦，剑桥大学;马特·劳特利奇，阿登布鲁克医院;剑桥酿酒厂的威尔·洛
一位听众好心地送来了大约10到20只死苍蝇。她要求我们做一个高科技的苍蝇解剖:对我们能找到的DNA进行排序，找出苍蝇是什么。他们死前吃什么?结果出来了，现在是Gins & Genes的时间了……
伊娃-大家好，我是伊娃·希金波坦，是一名动物学系的博士生。
Ed -嗨，我是Ed Farnell。我是Illumina公司的产品支持科学家。
Matt -大家好，我是Matt Routledge。我是阿登布鲁克医院的传染病医生。
欢迎大家。很高兴你们能来参加Gins & Genes。威尔，我们今天要喝什么?
今天我们来看看蚂蚁杜松子酒，这是一种用蚂蚁做的杜松子酒。
菲尔-蚂蚁。
威尔:是的。某些蚂蚁有特定的味道。这些蚂蚁用甲酸来保护自己和交流，对我们来说有一种柠檬草的味道。我让你尝尝，看看你觉得怎么样。
伊娃-哦，是的。
艾德:好的。是的,是的。我想是柠檬草吧。
马特-是的。哇。是的。
菲尔-我不喜欢。
威尔-听着，五分中的四分还不错。那你为什么不试试加奎宁水呢?
菲尔:大家干杯。我们在这里的原因是:马特，你在有这些苍蝇的实验室工作，对吗?
马特-是的。所以我必须承认，我有一点既得利益想要找出我可能无意中接触到的这些苍蝇。
菲尔:是大面积的侵扰吗?
马特-这并不是说我们一直在击退他们，但确实有很多。我们不知道他们为什么进来。我们不知道它们是从哪里来的。
菲尔-好吧。场地是开放的。艾德，我们给你的。接下来你做了什么?
我拿了一只苍蝇，把它浸泡在提取缓冲液里，把DNA提取出来，但我尽量不去打扰苍蝇，这样我们就能把外面的东西提取出来。然后用另一只苍蝇把它捣碎，很恶心，然后溶解在裂解缓冲液中。所以我们对苍蝇体内和苍蝇上的潜在物质进行了比较。
菲尔-他们俩有用吗?
艾德:我想我们真的很幸运。我们的两次提取第一次都成功了。第一个有趣的事情是，我们认为，我们应该比较不同的提取方法，看看我们有什么。所以对于只在外部生长的苍蝇，我们把苍蝇浸泡在缓冲液中，我们发现它实际上富含了一种表面生物特征——这是一个我直到今天才知道的词——但这基本上意味着东西外面的东西。这真的非常非常好!我们在苍蝇的外面发现了物体的外部特征。我们还发现它没有昆虫肠道的特征。所以我们也设法不让苍蝇的外部进入我们的外部提取。在另一边，我们发现整个土豆泥苍蝇同时具有表面生物和肠道昆虫的特征。
伊娃:如果你只是专门研究肠道细菌，那么最理想的情况当然是从很多很多苍蝇中解剖出来，你的手会很累，最后你会讨厌自己。但你会想把它们都解剖出来然后在上面做实验，提取出来。
我发现我15岁的解剖技能还不能胜任这份工作，
伊娃:但很有希望的是，你发现你的控制系统起作用了，对吗?你会发现有些种类的细菌应该在外面，它们在那里，有些种类的细菌应该在里面，它们也在那里。这很好。
菲尔-我们给你的是什么?
艾德:所以我们的苍蝇是卡利弗拉。它的普通名称是城市蓝瓶苍蝇。
Phil - Calliphora vicina。我想到了来自利物浦大学的Zen Lewis。
禅宗:我不太清楚，但我想这是其中一种苍蝇，我相信它是法医用来计算尸体变成尸体多久的物种之一。我不确定有没有人研究过核心微生物群是什么，但我读过一些研究表明，因为苍蝇以尸体为食，它们实际上从它们吃的尸体上吸收了细菌。
菲尔-这一集还是那么恶心，不是吗?但至少这是一个有希望的消息。如果苍蝇捡起它们吃的东西，DNA测序能找出它们的最后一餐吗?回到Gins & Genes。
艾德:当我们比较整只苍蝇和外部苍蝇的样本时，我们发现鸡的DNA和一种鱼的DNA在粉碎苍蝇的样本中富集，而不是在外部苍蝇的样本中，这可能会告诉我们它们以什么为食。
马特-好吧。所以至少现在我们知道该去找什么了。可能是鸡翅或者鱼条或者散热器后面的什么东西。
Phil -谁会带鸡翅或鱼条当便当?
马特-我不知道。我的意思是……
菲尔-是你吗?
马特-不是我!不,不。
菲尔:里面的鸡肉和鱼的痕迹有多大?
艾德:所以不是很高。我认为这是我们实验中需要注意的一些问题。所以我们需要另一只苍蝇，我们从一个完全不同的环境中提取，并提取它，这将控制我们在实验室中提取环境中的任何DNA，或者实际上只是给我们一个苍蝇正常情况的背景。
Phil -另外，你知道苍蝇吃鱼或鸡肉需要多长时间吗?
伊娃:我所知道的苍蝇实际上和我们在这里谈论的苍蝇有点不同。我研究的是黑腹果蝇，这是一种果蝇，我想它们比你说的苍蝇要小得多。但如果以果蝇为依据，它们实际上有一个相当复杂的消化过程。它们的胃分为中肠、后肠和前肠;但中肠本身也分为五个部分，实际上每个部分都有自己的微生物群和细菌特征。我不知道这是否意味着如果一只苍蝇吃了一点鸡肉，它会在上面停留很长时间;但它确实表明，实际上我们认为这些昆虫非常非常简单，但它们在某些方面的消化过程比我们更复杂。
菲尔:你有没有发现其他可能隐藏或生活在它们消化系统里的东西?
艾德:我们真的很惊讶没有更多的细菌。我们有点期待苍蝇……你会觉得他们很恶心，住在垃圾堆里;实际上细菌DNA在样本中的比例非常非常低。但我们找到了几个…发现的数量最多的细菌之一实际上是隐孢子虫。这可能导致免疫功能低下的人腹泻。所以这真的不太好，实际上是相当可观的数量。
马特:在临床实践中，隐孢子虫通常被认为是一种肠道病原体，当我们从病人身上提取粪便样本时，我们通常会发现它。总的来说，它不会对任何人造成任何重大伤害。通常只有那些感染了艾滋病毒的病人，或者正在接受免疫抑制疗法的病人，我们才会担心。隐孢子虫。
菲尔:所以这可能是许多生活在人类周围的苍蝇的共同之处?
马特-是啊，我也这么想。我的意思是，对于大多数人来说，在他们生命中的某个阶段感染隐孢子虫可能是很常见的。对大多数人来说，这很可能是无症状的，他们不会注意到任何症状。
菲尔-好吧。接下来是什么?
埃德:然后我们也去寻找一些听起来很熟悉的细菌，我们可能知道并且更熟悉的东西。所以我们确实在里面发现了一些沙门氏菌，我们都知道它会引起呕吐。我们还发现了铜绿假单胞菌，这是一种非常可怕的细菌，它会影响伤口，非常令人讨厌。
菲尔-马特，你怎么看?这些细菌是你熟悉的吗?它们是做什么的?
沙门氏菌可能是大多数人都听说过的一种。沙门氏菌有很多种。沙门氏菌引起的最常见的疾病是肠胃炎，特别是与食用未煮熟的鸡蛋有关。人们认为鸡蛋本身感染了沙门氏菌，但实际上沙门氏菌位于鸡蛋的外部;因为我相信你们的一些听众都知道，鸟类有一个共同的泄殖腔，它们的胃肠道和生殖道都流入这个泄殖腔。所以当鸡经过鸡蛋的时候它就被肠道里的沙门氏菌污染了，所以沙门氏菌都在鸡蛋的外面。所以当你打碎鸡蛋的时候，你就给鸡蛋接种了沙门氏菌。如果没煮好，吃下去就会得肠胃炎。铜绿假单胞菌，这是一种有趣的细菌。它能在物体上形成生物膜，所以它非常粘。 It's a big problem in intensive care units. It's also a bug that's incredibly naturally resistant to lots of commonly used antibiotics. So I'm slightly worried that I may have been exposed to now Salmonella and Pseudomonas aeruginosa.
菲尔:从结果中还有什么发现吗?
Ed:我们做了一些理智的检查，我们从列表中找出我们认为听起来合理的东西，或者我们认识的名字。实际上我们发现的是:这两种细菌在苍蝇体内的含量比秃鹰、狼和小须鲸都要低。所以我们怀疑可能会有一些误报。
菲尔:这只苍蝇吃了什么!
这是一个关于使用宏基因组学的警示故事。你总是……这种方法使用了一些相当复杂的生物信息学来尝试和适应，你看到的是非常小的DNA片段，并试图将它们与更广泛的基因组相匹配。你想要做得足够严格，这样你就不会产生太多误报，像秃鹰和小须鲸这样奇怪的东西，但又不会造成，你知道，不会丢失太多数据。所以我认为这反映了我们已经走了多远，你知道，在我们遇到一些奇怪的事情之前。
菲尔-对。很好的排序工作。艾德，接下来你期待什么?
艾德:我不知道。我想知道人们还想看到什么测序会很有趣。我们有这些序列等待实验完成。我们看看能找到什么。
菲尔-好，大家干得好。你的工作完成了。我们喝一杯吧。
什么是黑巧克力打喷嚏?
听众艾米问了这个问题，伊娃·希金波坦一直在研究这个问题……
伊娃:所以我读了一些关于黑巧克力打喷嚏的东西，看看我能发现什么，这实际上是一种叫做光性打喷嚏反射的东西，当你从一个黑暗的房间走进一个明亮的房间时，你会立即不受控制地打喷嚏，打喷嚏一次，有时多达40次。现在有趣的是，黑巧克力打喷嚏是一种光性打喷嚏反射，尽管它实际上不是由光子引起的，这就是“光”的来源。这实际上是一个笼统的术语，光性打喷嚏反射，意思是轻微打喷嚏，或者有些人打喷嚏是因为吃了辛辣的东西，或者薄荷或葡萄柚之类的东西。基本上，你的身体对强烈的刺激产生了反应。
关于为什么会这样有很多不同的理论，但本质上这是一种不同的喷嚏，对吧?因为一个正常的喷嚏的发生是因为你的鼻子受到了某种刺激，而这更多的是你脸上的神经故障导致了打喷嚏。所以今天讨论这个问题很有趣的原因之一是，首先，它没有得到很好的研究，尽管事实上它影响了相当大比例的人口我的意思是，我见过的数字在11%到35%之间，这是相当多的人;但也因为这是我们在世界上看到的一个罕见的例子它有一个非常有趣的遗传原因。这是遗传的;所以，如果你的父母一见光就打喷嚏，吃黑巧克力，吃薄荷，吃柚子，无论什么，这意味着你自己更容易打喷嚏。这是一个显性特征，这意味着如果你的父母中有一方有这种特征，那么你有50%的可能性有这种特征。
现在，就遗传学的细节而言，这实际上还不太清楚。我在网上看到了各种各样的东西。有些人认为这与2号染色体有关。事实上，23andme是一家公司，如果你给他们一份样本，他们就会给你的基因组排序，只要你付一些钱，他们就会发现54种不同的标记与光性打喷嚏有关。事实是，我们现在还不太清楚。但我最喜欢的发现是我在查资料的时候发现了一种综合症的名字这种综合症是给光性打喷嚏的人起的;它被称为常染色体强迫性日光-眼瞳爆发，即ACHOO综合征。我认为这是完美的。
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