肠·道 | 刘洋彧：重建肠道菌群生态网络
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宏基因组按：这是我们目前看过最好的生态网络科普，语言平实，但又非常有高度，尤其是对菌群功能冗余性的关注，代表了网络未来的研究方向，从简单无向相关，到有向因果。让网络从花瓶的位置，走向代表更有效生物学意义的方法和工具。值得专业人士观看阅读。
下面，我来向你好好推荐哈佛大学医学院、布莱根女子医院的刘洋彧教授的精彩演讲！
确实很精彩哈！
在校对字幕和指导视频的剪辑工作中，我听了N遍音频，看了N遍视频，每次都有新收获，获得的启发相当大。当然，我感觉至少对我这个复杂网络、系统生物学的外行来说，刘老师的演讲也有点烧脑。
看一遍两遍，你或许会理解不到精髓和精彩，为此，装作完全看懂了的我，在你看到视频之前，先show一张幻灯片作为导读：
在整个演讲中，刘洋彧老师32次提到“生态网络”这个名词！他介绍的避免引狼入室的“终极武器”，就是他和团队在哈佛的重要研究工作——重建肠道菌群生态网络。
那什么是生态网络呢？它并不是我们现在可以在很多文献（甚至顶尖杂志发表的文献）中看到的基于统计关联建立起来的肠道菌群之间的网络示意图，而是通过复杂的算法，能相对准确展现肠道菌群的不同物种之间的真实相互作用的示意图。
肠道生态网络示意图的特征是：
① 有不同符号来代表相互作用的性质，比如淡蓝色箭头代表促进作用，淡红色T型代表抑制作用；
② 物种（点）之间的连线（边）有粗细之分，用于代表物种相互作用的强弱之分；
③ 连线有方向，而方向指示可以是单向的，也可以是双向的。
比如刘老师在ppt里放的这张简化示意图上，物种1有一条指向物种2的蓝色的边，这代表物种1可以促进物种2的生长。这种促进作用，可能是物种1产生的一些代谢产物，可以刚好被物种2所吸收。
我们还看到物种13有一条红色的边指向物种8，这代表物种13可以抑制物种8的生长。这种抑制作用，可能是物种13会直接分泌一些化学物质，比如说细菌素，可以直接杀死物种8；也有可能物种13和8，它们竞争同样的营养物质。
弄明白没？把“生态网络”的概念弄明白了，才可以最充分理解刘洋彧教授的精彩分享，请点击播放认真看一看吧：
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=e0690bmhi88&width=500&height=375&auto=0
看完感觉怎么样？烧到你的脑没有？其实认真理解后，你会发现刘老师讲得挺浅显易懂的。能把复杂的“复杂网络重建”问题讲明白，可不容易哈！他在南京大学求学期间，曾经是学校相声社的成员，你是否感觉出来了他的“逗哏”功底哈？
对了，刘老师演讲里的一个细节跟你强调下——目前还没有人实际画出一张完整的肠道菌群生态网络示意图，他和团队正在为此努力中，前期的探索性成果已发表在Nature、Nature Communications等顶尖杂志上。
刘洋彧教授演讲内容简介
一开场，刘老师简单介绍了一下自己的求学和研究背景，说明自己是从物理专业转为做肠道菌群的复杂网络研究的。
紧接着，他用一个生动形象的例子来说明了解肠道菌群生态网络的重大意义——汽车修理工不仅了解一辆车有什么、有多少零件，还非常清晰地知道零件间是如何连接的，于是可以修好一辆车。而我们对肠道菌群到底是如何连接的知之甚少，很多微生态疗法是盲目的，真正基于生态网络研究而建立的微生态疗法还任重而道远。
随后，刘老师用了一个非常简单的例子——只有两个物种存在的“生态系统”里随时间变化的物种丰度图，来说明现有的“所谓的共生网络图”的局限性，并由此引出他认为的理想中的“生态网络示意图”（本文一开始的解读）应该长什么样。
在介绍了盲目进行菌株组合的微生态疗法的失败案例（刘老师没有明说，不过我告诉你，说的就是著名的Seres）后，刘老师介绍了绘制生态网络示意图的方法，特别讲到自己和团队在算法上已经取得突破。
人与人之间的肠道菌群千差万别，但生态网络是高度个性化的么？如果是，那就意味着普适的微生态疗法是不可能实现的。
刘老师的答案是，健康的成年人的肠道菌群物种组成可以很不一样，但他们所对应的生态网络是高度普适的。不过这可不意味着每个人的生态网络都是一模一样的，而是每个人的网络是一个大的普适的生态网络的不同的子网络。
（呃(⊙o⊙)…这几句话看起来也是有点烧脑，不过值得你认真思考和理解，想通了，会必有收获滴！）
在生态系统的概念中，有一个重要的名词是“功能冗余性”。不同人的肠道菌群的生态网络是普适的，也就是生态系统的功能可以由不同的物种相互替代来实现，那就意味着健康人的肠道菌群生态系统的“功能冗余性”很强。
而功能冗余性强的生态系统，韧性很强，也就意味着生态修复力比较强，少数物种灭绝，并不会对生态系统产生严重的影响。
而肠道菌群的功能冗余性，还可以帮我们解释一些很有意思的现象。比如，饮食和生活方式可以很快速地改变肠道菌群，但菌群很快会恢复到起始状态，这说明物种的长期稳定性是很强的，健康的肠道生态系统并不会轻易让外来物种长期定殖。
利用生态系统的“功能冗余性”原理，就可以充分解释为什么粪菌移植疗法对复发性艰难梭菌感染的效果非常好，而对一些慢性疾病的效果却有限——艰难梭菌感染患者的肠道生态系统的功能冗余性非常低，移植后很快能达到健康供体的水平；而其他疾病患者的功能冗余性维持较高水平，较难以被供体菌群所撼动。
为此，结合肠道菌群生态网络示意图的绘制、对功能冗余性的量化分析（刘老师和团队已初步建立量化方法！），利用不同学科的交叉和融合，才可以帮我们揭示更多的肠道菌群的奥秘，从而研发出更好的更安全的微生态疗法。
以上就是演讲的简要介绍，不知道你感觉如何？涨知识了么？
OMG，我居然硬着头皮解读了这样烧脑的演讲！此处有点掌声吗？
不过，你的掌声应该给到刘洋彧教授，他的演讲确实干货十足，值得你多看几遍哈：
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刘洋彧教授演讲幻灯
老规矩，这个幻灯片的 ppt 或 pdf 版本会在“热心肠菌群”微信群里分享，感兴趣的专业人士请加热心肠小秘书的微信：mcxiaomishu，她会邀请备注了姓名和单位的专业人士进群。
（分享结束）
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