非常规路径：从深海到胃部

淙淙。苛刻。荒凉。这三个词描述了海洋最深的坑——以及人类的胃。除了某些类型的细菌外，可以在任何一个地方存活的细菌都不多，甚至它们也需要高度专业化。

斯坦福医学院的博士后学者Benedikt Geier博士穿越了这两个细菌领域，利用化学分析技术捕捉细菌与其世界之间的密切相互作用。

盖尔一直着迷于微生物及其在其他人肯定会灭亡的环境中的生存。从检查居住在深海贻贝中的细菌到生活在胃中并引起溃疡的细菌，Geier正在窥视另一个世界，充满了罕见的相互作用。

“宿主 - 微生物关系提供了一个窗口，了解生命的基本联系之一 - 几乎可以在任何地方找到的联系，包括我们每个人的内部，”盖尔说。

乍一看，深海和胃似乎没有什么不同，但盖尔的见解始于同一个问题：细菌如何在宿主中定植、感染和持续存在?

“这一切都是由我们通常看不到的化学语言控制的，”盖尔说。但通过专门的工具，盖尔正在解开这些问题，并破译细菌的深层运作，以及它们如何帮助或伤害宿主。

细菌超能力

盖尔在德国慕尼黑的路德维希马克西米利安大学攻读本科学位。他在同一所大学获得硕士学位，在那里他研究了原产于马达加斯加的小变色龙的眼睛形成。然后，盖尔在马克斯普朗克海洋微生物研究所攻读博士学位，研究深海喷口和一种深海贻贝中的共生细菌。

盖尔没想到会从深海微生物学家的职业生涯转变为生物医学研究人员。但是，在研究了深海火山中的细菌多年之后，他开始看到共同的线索：独特的生存策略支撑着微生物及其宿主的协同取舍。

各地的生物都依靠细菌伙伴来完成各种奇怪而疯狂的壮举：细菌帮助深海贻贝使用氢作为能量，蓝环章鱼的嘴被认为会产生麻痹的神经毒素，它们对敌人和猎物挥舞，细菌帮助短尾鱿鱼发光。如果没有微观细菌的怪癖，这些都不可能对他们的伴侣有利。我们人类也从这种伙伴关系中受益。大肠中的细菌有助于消化和调节新陈代谢，粘液和皮肤上的细菌有助于防止病原体。

(有趣的事实：我们自己的细胞数量超过我们的微生物同行1：10。

但并非所有的关系都是支持的：细菌也可以是对抗性的。正是这两个角色之间的切换吸引了Geier对幽门螺杆菌的想象力，幽门螺杆菌并不总是一种“坏”细菌。

为了进行调查，Geier利用了一种称为质谱成像的东西，它根据样品的质量和在宿主中的位置来区分样品的化学成分。这可能看起来不是更多，但它有助于阐明细菌在哪里茁壮成长，以及它们产生，吃掉和哄出宿主的分子。

结合质谱成像，Geier使用另一种显微镜技术，帮助绘制细菌与质谱仪看到的化学物质之间的关联。

有毒的谜团

一月份，Geier加入了儿科、微生物学和免疫学教授Manuel Amieva的实验室，将贻贝换成胃的晃动海洋，研究幽门螺杆菌从好到坏摇摇欲坠时的微生物基础。

幽门螺杆菌感染长期以来一直是世界上最普遍的慢性感染之一。但随着抗生素和酸分泌抑制剂的出现，受影响的人可以治愈。

尽管如此，一个大问题仍然存在。

幽门螺杆菌通常被归类为坏细菌，但情况并非总是如此。“幽门螺杆菌感染了世界上一半的人口，但只有约1%的人患上胃病，”盖尔说。那么，是什么触发了幽门螺杆菌变坏呢?“化学分析可以帮助我们解决这个问题。

通过质谱成像，像Geier这样的科学家可以梳理出细菌的位置，以了解它们在自然环境中的作用以及通过各种化学物质跟踪的通信网络。希望这些数据可以帮助科学家控制细菌产生的化学物质，最终使它们能够抑制导致感染的相互作用。

“幽门螺杆菌定植于胃腺的凹坑，”盖尔说。“但是，是什么让这种环境对细菌如此有吸引力，细菌和胃之间的化学对话导致它变得有毒，这是一个谜。

科学家们还不知道在幽门螺杆菌遇到它感染的胃腺后的最初几分钟或几小时内化学水平会发生什么。盖尔正计划改变这种状况。

“解锁这个黑匣子将有助于我们了解是什么让这种细菌在胃的恶劣环境中具有优势 - 一个没有多少细菌可以栖息的世界，更不用说成功茁壮成长了，”盖尔说。“只有当我们开始询问幽门螺杆菌对细菌有什么影响时，我们才会开始了解幽门螺杆菌引起的疾病。