人类如何影响房间内微生物和化学分子的构成

每个人的身体内部和身体上都居住着无数的微生物——这些微生物群有助于塑造和指导宿主的生活。人、微生物和他们共享的居室之间也会发生类似的关联。

在 2022年6月24日的《科学进展》上，加州大学圣地亚哥分校医学院和其他地方的科学家报告了微生物对室内生活的分子影响，描述了人类的存在如何与其微生物室友相互作用，改变了家庭的生物学和化学构成。

作者认为，这些发现应该会影响未来的建筑设计。

现代美国人大约 70% 的时间都在室内度过，他们的身体重塑了室内微生物群落。以往有限的研究调查了人类与室内特定污染物、毒素和颗粒之间的相互作用，但这项新研究更加雄心勃勃地记录了人们如何通过日常活动影响家庭环境的整个分子和化学成分。

2018 年夏天，德克萨斯州奥斯汀市建造了一座实验性测试房。房子可满足普通用途，包括浴室、厨房、聚会和工作区。45名研究参与者和访客在这所房子里度过了一段时间(不会过夜)，在26天中每天占约 6 小时，在此期间他们进行了预定的活动，例如烹饪、清洁和社交。

研究人员在实验开始时对整个房屋占用区域的可检测分子和微生物的分布进行了采样，称为 T1。28 天后再次采样，称为 T2。采样主要是通过擦拭表面并进行不同的基因组、代谢和化学分析。

在 T1 之前，房子用漂白剂溶液进行了深度清洁。尽管如此，研究人员表示仍然存在与人类相关的分子痕迹。在T2，在人类居住近一个月后，这所房子充满了丰富和多样的分子和微生物，尽管分布不均。

研究人员发现了与护肤品、皮肤细胞、药物(如抗抑郁药和合成代谢类固醇)、食物衍生分子(如萜烯和类黄酮)、人类或动物代谢物(新陈代谢过程中产生的分子，如胆汁相关的分子和脂肪酸、氨基酸、糖和微生物代谢物)。

大多数室内表面分子是天然产物(生物产生的分子而不是合成化合物)、食物、与户外相关的分子、个人护理产品和人类衍生的代谢物，后者通常可以追溯到粪便。

食物、与人类相关的微生物、粪便、建筑材料以及在其上生长的微生物以及在潮湿条件下的建筑材料被认为是化学多样性的主要来源。

毫不奇怪，厨房和厕所是分子和微生物多样性的热点，尽管数字随着表面清洁和卫生而波动。 “看来，即使由于清洁而去除了一部分化学物质，它也只是暂时的和/或部分的，因为清洁和人类活动的总和总体上会导致更丰富的化学物质的积累增加。”作者写道。

人们经常接触的表面，如桌子、电灯开关和旋钮，在分子和微生物化学方面更为丰富。地板显示出较少的分子多样性，这可能是因为它们被更频繁地清洁。人类居住者不经常接触的窗户、椅子和门在 T1 和 T2 之间的化学多样性变化最小。

当然，人们并不是测试屋的唯一居住者。研究人员发现室内表面布满了细菌、真菌和其他微生物，以及它们的代谢物。随着时间的推移，定期清洁会改变这些微生物的数量和多样性，使不同的物种能够重新定居在清洁的空间中。

在测试期结束时，房子的原始微生物组只剩下不到一半，但它占所有微生物生命的 96% 以上。在 T2 检测到的大多数微生物组来自人类居住者，主要是居住在人类皮肤或肠道中的共生物种。自由生活、与环境相关的微生物已被人类活动消耗殆尽。

“我们不确切知道与人类有关的微生物是如何排挤环境微生物的，因为有很多可能发生的方式，但很明显它们确实发生了。”该研究的主要研究者之一、加州大学圣地亚哥分校微生物组创新中心主任罗布·奈特博士说 ，“了解这一现象将是未来建筑环境微生物学研究的一个关键目标。”

作者指出，至少 1% 的检测到的室内分子可能会对健康产生巨大影响。例如，细菌种类 Paenibacillus 与来自咖啡，检测到的食物衍生的室内分子的主要来源之一。 在家中，特别是在 T2 阶段，在准备咖啡的区域及其周围观察到类芽孢杆菌，并且发现该属在咖啡机中生长。 类芽孢杆菌已被用作鸡和蜜蜂的益生菌，也可能有助于人类健康，这与最近的报道一致，即饮用咖啡与改善心血管健康和长寿有关。

“具体到我们的观察结果，即人类和微生物居住者都会改变家庭的化学成分，这将如何影响建筑材料设计以改善人类健康，未来需要更多的研究。”加州大学圣地亚哥分校 Skaggs 药学和药物科学学院协作质谱创新中心的成员、共同原则研究员Pieter Dorrestein 博士说 。

https://phys.org/news/2022-06-roommates-chemistry-molecularly.html