做实验太无聊？科学家喊你边玩游戏，边破解肠道菌群难题！

这是《肠道产业》第 240 篇文章

编者按：

在科研中存在着大量的机械重复却具有重要意义的研究工作，虽然这些研究工作大多步骤繁琐、细节复杂，但是却不需要相关学科的背景知识，只要稍加熟悉便可快速上手。

在计算机科学突飞猛进的今天，科学家们已经开始尝试让计算机去处理这些枯燥乏味的任务。但是令人遗憾的是，即便是在计算机科学相当发达的今天，依然有许多任务无法纯粹由计算机完成，仍需要依靠人工，比如微生物分类。

我们已经知道肠道菌群对宿主健康的重要性，同时也意识到微生物的分类存在巨大缺口。但是仅靠科研人员或者借助计算机似乎都难以完成这项庞大的任务，那么有没有什么好的解决方法呢？如何去寻找数量庞大的“免费”优质劳动力呢？

肠道菌群分类，无主之地来帮忙

《无主之地 3》（Borderlands 3）是一款由 Gearbox Software 开发，2K Games 发行的 RPG 风格的 FPS 射击游戏，2019 年正式发布。游戏故事情节为秘藏猎人对抗疯狂的敌人，收集枪械和战利品，从整个银河系最残暴的大反派克里普索姐弟手中拯救家园。

（编者注：角色扮演游戏，Role-playing game，简称为 RPG，是游戏类型的一种。在游戏中，玩家负责扮演这个角色在一个虚构世界中活动。

FPS，First-person Shooting，第一人称视角射击游戏，顾名思义就是以玩家的主观视角来进行射击游戏。玩家们不再像别的游戏一样操纵屏幕中的虚拟人物来进行游戏，而是身临其境的体验游戏带来的视觉冲击，大大增强了游戏的主动性和真实感。）

今年 4 月份，Gearbox Software 联合加拿大麦吉尔大学、世界上最大的公民科学微生组项目机构 Microsetta Initiative 以及大型线上科学（Massively Multiplayer Online Science，MMOS）组织共同发布了一款内置在《无地之主 3》中的街机拼图小游戏——“无主之地科学”，其目的是帮助科学家绘制人类肠道微生物图谱。

参与此项游戏设计的研究人员 Mayim Bialik 表示，我们身体上的细胞有大约一半属于“外来户”，只有 43%左右的细胞是由我们机体自身产生的。这些“外来户”便是生活在我们体内的微生物。

生活在人体中的微生物与我们的健康息息相关，尤其是肠道菌群，不断有证据表明肠道菌群对心血管、精神疾病、消化系统疾病等诸多疾病类型具有深刻影响。

通常，健康成年人的肠道中大约有 1.5kg 的微生物，种类超过 1000 种以上，细胞数量高达 10¹⁴个。这些微生物既有其独特的 DNA 指纹特征，又会有一些与其他微生物相似的 DNA 序列，所以要想通过 DNA 区分不同个体无疑是一项艰巨而庞大的任务。

科学家们尝试使用计算机来解决这一问题，但是发现结果并不是那么理想。

Microsetta Initiative 收集了成千上万份的人体粪便样本，提取了其中的微生物 DNA 并对其进行了测序。但是在分类组装这些序列时发现，计算机不但无法完美地整理这些数据，而且还会制造出许多影响后续分析的微小错误。

最终，科学家们决定借助于游戏来解决这一问题，于是他们找上了《无主之地 3》。

那么这款内置的小游戏究竟是如何帮助我们绘制肠道微生物图谱的呢？

图. 内置游戏无主之地科学

无主之地科学

事实上，解决这种复杂任务的“无主之地科学”很简单易懂，也很容易玩。玩家在抵达游戏中的基地“3 号避难所”之后可以在避难所里发现一台街机，打开街机就能开始帮科学家分析肠道微生物。

你会在屏幕上看到一个像消消乐一样的游戏，但是这个游戏与消消乐略有差别。

在无主之地科学中，网格中的彩色方块代表了不同的核苷酸，每一列大约有 150 个这样的彩色方块。玩家需要通过向上推动的方式，试着将方块放置于正确的位置，而正确的位置就是让每一行变成相同的颜色。

当然，你可能无法总是把所有方块都排列正确，但是没有关系，在尝试解谜的过程中，就已经在协助找出现实世界中电脑分析里的错误了。

另外，为了激励玩家参与其中，完成这个小游戏还能得到游戏币，这些游戏币可用于兑换独特的秘藏猎人头部和皮肤。并且，每个“无主之地科学”谜题都设有一个目标分数，你需要达到此分数才能继续下去并获得解谜奖励。

不过，达到谜题的目标分数并不代表你必须开始解下个谜题。通常情况下，你仍可以继续移动可以移动的方块。但是如果你想要打破坦尼斯（游戏中的人物）贴出来的高分，并为这个重要的微生物研究贡献更多的资料，那就赶紧开始探索下个谜题吧！

图. 《无主之地3》

解密蛋白质，电子游戏携手生命科学

很有意思对吗？但是，这并不是第一款将科研和游戏结合在一起的游戏。

2008 年，美国华盛顿大学游戏科学中心与生物化学系合作开发了一款名为《Foldit》的多人在线游戏，游戏试图利用玩家的解密和创造能力去解开一个个蛋白质的重折叠结构。

解析人类蛋白质谱的组成，获取有效的分析结果，仅依靠有限的科研人员和仪器设备无异于大海捞针。对于那些充满科学思维习惯，具有一定的逻辑推演能力和热爱探索的玩家来说，证明他们的机会来了。

《Foldit》一上线便受到了追捧，而且游戏开发者特意引入了竞争比拼体系，玩家的数据会和最先进的电脑解密程序相比对，人脑和电脑将同台竞技。

2010 年上线两年后，结果显示，57000 名玩家提交的蛋白质重折叠方案优于电脑模拟结果。2011 年，一群玩家仅用时 10 天就解析出了一种科学家们耗时 15 年都不曾解开的艾滋病病毒的分子结果。2012 年，《Foldit》的玩家将一种酶进行改造后，使其活性提高了 18 倍。

不论是《无主之地 3》中的内置游戏还是《Foldit》，它们都有一个共同的名字“公众科学游戏”。由于这类游戏不用具备专业知识背景，普通玩家便可参与，而且可能会取得惊人的科研成果，所以被许多科学领域的专业人士和学者所关注。

---

---

图.《Foldit》

公众科学游戏

公众科学游戏是指那些没有门槛，普通人也可参与的科研活动，其历史可以追溯到上个世纪。考古学、天文学、动植物学等需要大量收集数据资料的分类学科正是在公众科学游戏的推动下获得了长足发展。

随着互联网技术的发展，网络游戏的传播与普及，公众科学游戏从以往在现实世界中搜集资料改头换面，转移到虚拟世界中为科学家们提供海量的信息资料。

电子游戏虽然是一项娱乐活动，但其本质是融合了各种先进的计算机技术，例如图形处理、音乐渲染，同时蕴含了人类宝贵的思维，将人类独有的故事叙述能力变为游戏主线。

所以，电子游戏很容易与科学相结合，具体有三种结合方式。

第一种是游戏元素由科学问题本身设定，把科学问题本身变成游戏，玩游戏的过程就是解决科学问题的过程；第二种是游戏的玩法服从于科学问题，围绕科学问题开发一款游戏，玩游戏相当于模拟科研；第三种则是科学问题和游戏玩法完全分离。

“闻道有先后，术业有专攻。”想让科研工作者都自主开发、运营、推广、维护一款公众科学游戏无异于赶鸭子上架，痴人说梦。

因此，大部分由科研工作者设计的公众科学游戏设计的画面一般不够精美，故事情节单一，整体设计与发行推广与大部分独立游戏比都黯然失色。不过，有人开始帮助科学家们解决这一问题了，也就是前文我们所提到的 MMOS。

科学与游戏的桥梁：MMOS

为了保持玩家的游戏动力和热情，摆脱公众科学游戏小众的局面，融入到游戏玩家基数大，资金更为充裕的主流游戏中成为公众科学游戏发展的最优解。

于是，一项名为大型线上科学（MMOS）的组织诞生了。其目标就是将科学研究和视频游戏无缝链接起来，将科学研究完美植入到游戏中。

他们的专长就是把普通人看不懂，但其实没什么技术难度的科研任务图形化、游戏化。通过叙事情节与视觉营造的结合为游戏玩家打通前往科学世界的道路。

从全世界范围来看，每周游戏玩家们花在玩游戏的时间多达数十亿个小时。MMOS 坦陈对这些游戏时间他们相当渴望，哪怕这些时间仅有一小部分可以用于科学活动，贡献出的数据量也是相当惊人的。

为此他们开发了一套应用程序接口（Application Programming Interface，API），专门用于从植入在电子游戏中的模拟科研任务中收集数据，不用修改任何游戏源代码就能分配任务、追踪数据并给玩家评分。

MMOS 诞生之初的宗旨便是“用游戏技术让世界更美好”。迄今为止，MMOS 完成了 3 亿次的分类项目，与 6 位合作伙伴共开发了 4 个项目。而“无主之地科学”则是 MMOS 的最新成果。

---

---

游戏助力科学发展

其实，很多生命科学的研究在初期都有大量重复机械的基础性工作需要完成，只有完成了这些乏味的工作，才有可能开展后续更加深入的研究。

而这些研究领域自然包括了微生物组研究。只不过，这一次，微生物研究者们不再是孤军奋战或者是三人成团，这一次他们找到了一群好帮手。

相信这个游戏将帮助研究者们对肠道菌群有更进一步的了解，而这些了解将有助于研究出基于微生物组的创新性疾病治疗手段与健康保健策略。

参考资料：

（滑动下方文字查看）
1.https://borderlands.com/zh-TW/news/2.https://www.youtube.com/watch?v=L_mH6Ak_Ny0&feature=youtu.be3.https://www.iefans.net/info/v1041765.html4.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1663558754144237695&wfr=spider&for=pc5.https://www.videogamer.com/news/borderlands-3-players-are-matching-microbes-to-help-biologists-understand-the-human-gut-microbiome6.https://www.forbes.com/sites/paultassi/2020/04/07/borderlands-3-is-giving-out-new-loot-if-you-help-them-map-the-human-gut-microbiome-wait-what/#58afc5164b8e7.https://www.bilibili.com/read/cv1178475#reply10764535688.https://foldit.fandom.com/wiki/Foldit_Wiki

---

作者 | Richard

审校 | 617

编辑 | 笑咲