许多物种是已知的，比如大肠杆菌但更多的，有时被称为“微生物暗物质”，仍然难以捉摸。“我们知道它在那里，”艺术与科学研究生院(Graduate School of Arts and Sciences)的博士生道格·肯尼(Doug Kenny)说，“因为它对周围事物的影响。”肯尼是一项新研究的第一作者之一细胞、宿主和微生物这一点说明了微生物暗物质:一种可以影响人类胆固醇水平的肠道细菌。

哈佛大学化学和化学生物学教授Emily Balskus说:“这些微生物对胆固醇的代谢可能在降低肠道和血清胆固醇浓度方面发挥重要作用，直接影响人体健康。”Emily Balskus与Ramnik Xavier共同撰写了资深作者，Ramnik Xavier是Broad的核心成员，麻省理工学院信息学和治疗中心的联合主任，也是麻省总医院的研究员。爱博网投领导者新发现的细菌有一天可以帮助人们通过饮食、益生菌或基于个体微生物群的新疗法来控制胆固醇水平。

根据美国疾病控制与预防中心(CDC)的数据，2016年，美国20岁及以上的成年人中，超过12%的人胆固醇水平高，这是美国头号死亡原因——心脏病的一个危险因素。只有一半的人服用他汀类药物来控制胆固醇水平;虽然这些药物是一种有价值的工具，但它们并不是对所有患者都有效，而且尽管罕见，也会产生令人担忧的副作用。

“我们不是在寻找解决心血管疾病的灵丹妙药，”肯尼说，“但还有另一个器官，微生物群，另一个系统在起作用，可以调节胆固醇水平，这是我们还没有想到的。”

猪粪泻湖

自19世纪末以来，科学家们就知道肠道中的胆固醇发生了变化。几十年来，人们一步步接近答案。一项研究甚至发现了生活在猪污水泻湖中的消耗胆固醇细菌的证据。但这些微生物更喜欢生活在猪身上，而不是人类身上。

先前的研究就像一个线索案件档案(1977年的一个实验室甚至分离出了告密的微生物，但样本丢失了)。一个重要的线索是粪甾醇，它是肠道中胆固醇代谢的副产品。巴尔斯库斯说:“因为猪污水泻湖微生物也能形成粪甾醇，所以我们决定确定负责这种活动的基因，希望我们能在人类肠道中找到类似的基因。”

与此同时，布罗德研究所(Broad Institute)的计算科学家、肯尼的第一作者之一达米安·普里切塔(Damian Plichta)在人类数据集中寻找线索。他说，生活在人类肠道中的数百种细菌、病毒和真菌尚未被分离和描述。但所谓的宏基因组学可以帮助研究人员绕过一个步骤:他们可以分析人类微生物组中发现的丰富遗传物质，以确定这些基因编码的能力，而不是先定位一种细菌，然后弄清楚它能做什么。

Plichta将大量微生物组基因组数据与人类粪便样本进行交叉比对，以发现哪些基因与高水平的coprostanol相对应。“从大量的相关性中，”他说，“我们放大了一些可能有趣的基因，然后我们可以继续研究。”与此同时，在巴尔斯库斯和肯尼对消耗胆固醇的猪细菌的整个基因组进行测序后，他们挖掘了数据，发现了相似的基因:这是他们越来越接近的信号。

人际关系

然后肯尼进一步缩小了搜索范围。在实验室里，他将每一种可能的基因插入细菌中，并测试哪一种会产生酶，将胆固醇分解成coprostanol。最终，他找到了最佳候选基因，研究小组将其命名为肠道类固醇代谢A (IsmA)基因。

泽维尔说:“我们现在可以将携带这些酶的潜在细菌的存在与否与从同一个人身上收集的血液胆固醇水平联系起来。”研究人员利用来自中国、荷兰和美国的人类微生物组数据，发现微生物组中携带IsmA基因的人粪便中的胆固醇含量比不携带IsmA基因的人低55%至75%。

泽维尔说:“那些具有这种酶活性的人基本上胆固醇水平较低。”

泽维尔说，这一发现可能会导致新的治疗方法——比如“生物鸡尾酒”或直接向肠道输送酶——来帮助人们控制血液中的胆固醇水平。但首先还有很多工作要做:研究小组可能已经确定了关键的酶，但他们仍然需要分离出负责的微生物。他们不仅需要证明相关性，还需要证明因果关系——这种微生物和它的酶是降低人类胆固醇的直接原因。此外，他们还需要分析该反应的副产品丙烯醇对人体健康的影响。

泽维尔说:“这并不意味着我们明天就能得到答案，但我们已经有了一个如何去做的大纲。”