开脑洞：通过分析污水样本预测群体肥胖率

卫星成像和人口普查...有许多方法可以大规模检测人类群体和人类活动。通过这些方法收集的数据可以为未来的决策提供依据。

然而，瑞安·牛顿和他的同事不仅负责检查人类基因组，他们还负责分析微生物的基因组，就数量而言，微生物的基因组比人类基因多200倍。

我们现在不仅可以看到体内微生物的数量。你也可以知道它们的类型和功能。通过大规模的dna测序，很清楚哪些细菌控制了哪些环境和哪些生化过程。只要目标被精确定位，测序甚至可以在分子水平上理解基因的功能。构成人体微生物群落的微生物能够抵抗疾病，增强人体免疫系统，参与新陈代谢，并为人体提供维生素K和其他必需的营养元素。通过分析粪便中细菌的遗传组成，人们可以知道体内微生物的组成。

不同人肠道中的微生物也因人而异。年龄、饮食、疾病甚至不同的社区都会影响肠道微生物的组成。微生物群落多样性的变化通常与慢性疾病如炎症性肠病有关。通过观察大肠中微生物的组成，我们可以诊断一个人是否患有罗氏病、肠易激综合征或溃疡性结肠炎。

现在人类在这项技术上又向前迈进了一步。瑞安·牛顿和他的同事测试了生活废水样本，并将其与人类粪便进行了比较。他们发现来自下水道的污水不仅能准确地反映个体粪便中复杂的微生物群落，还能反映不同的人口规模，如城市、国家或大陆。

他们分析了美国71个城市的污水样本。

在微生物的所有核心群体中，研究人员发现了群体水平之间的显著差异。不同微生物类群之间的差异主要集中在三种类型的群落结构中:拟杆菌科、普雷夫斯特科、木霉/瘤胃科。这种分布模式可以反映人口的差异，甚至可以用来预测当地人口是肥胖还是太瘦，准确率为81%-89%。

为什么研究人员选择从污水中提取细菌，而不是在繁忙的火车站直接观察人群的体重和瘦瘦？因为不是每个人都会一起来火车站，但是每个人都要排便，而且几乎每个人都可以使用排污系统来排放污染物。因此，下水道样本自然成为收集人口样本的最佳方式。这种分析不仅能看到一个群体的肥胖和消瘦状况，还能反映出其他健康问题。

当然，这种方法也有其自身的局限性。从城市收集污水样本已经非常困难了。如果我们想分析一个国家或整个大陆，我们能收集多少粪便？即使收集了，这些排泄物什么时候会被逐一分析？

目前，这项技术还有哪些发展潜力有待研究。