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微信掃一掃，我知道了腸道中的數十億細菌可能有助於調節從消化食物的能力到免疫系統功能的各個方面。但科學家很少知道這個被稱為微生物組的系統如何隨著時間而變化，甚至是「正常」系統的變化。現在，研究全球數千人的腸道細菌的研究人員得出了一個結論：微生物組是一個難以置信的精確生物鐘，能夠預測大多數人的年齡，誤差只有幾年。
為了發現微生物組隨著時間的推移如何變化，位於馬裡蘭州羅克維爾人工智慧創業公司InSilico Medicine的長壽研究員Alex Zhavoronkov及其同事檢查了全球1165名健康人的3600多個腸道細菌樣本。在樣本中，約三分之一來自20至39歲的人，另外三分之一來自40至59歲的人，最後的三分之一來自60至90歲的人。
然後科學家們使用機器學習來分析數據。首先，他們訓練了電腦程式 - 一個深度學習算法，鬆散地模擬神經元如何在大腦中工作 – 基於90%樣本的95種不同種類細菌，這些細菌來自不同年齡層。然後，他們要求算法預測剩餘10%的人的年齡。他們發表在預印本伺服器bioRxiv上的研究表示，這個程序能夠準確預測某人的年齡，相差只有4年。在95種細菌中，39種被發現在預測年齡方面最重要。
Zhavoronkov和他的同事們發現，隨著人們年齡的增長，一些微生物變得更加豐富，如Eubacterium hallii，被認為對腸道新陳代謝很重要。其他微生物則少了，如普通菌(Bacteroides vulgatus)，它與潰瘍性結腸炎有關，潰瘍性結腸炎是消化道中的一種炎症。研究老齡化的哈佛大學生物學家Vadim Gladyshev說，飲食、睡眠習慣和身體活動的變化可能會導致細菌種類的這些變化。
Zhavoronkov說，這種「微生物衰老時鐘」可用作測試人體腸道衰老速度或快慢的基線，以及酒精、抗生素、益生菌或飲食等因素對壽命的影響。它還可以用來比較健康人和患有某些疾病的人，比如老年痴呆症，看看他們的微生物組是否偏離常規。
如果這個想法被證實，它將與其他生物標記一起被科學家用來預測生物年齡，包括端粒的長度——與年齡有關的染色體尖端——以及一個人一生中DNA表達的變化。將新的衰老時鐘與其他時鐘相結合，可以更準確地描繪出一個人真正的生物年齡和健康狀況。它還可以幫助研究人員更好地測試某些幹預措施(包括藥物和其他治療方法)是否對衰老過程產生任何影響。 「你不需要等到人死了才行長壽實驗。」Zhavoronkov說。
美國腸道計算機科學家、微生物組研究人員、加州大學聖地牙哥分校微生物組創新中心主任Robin Knight表示，通過腸道微生物組來預測一個人的年齡的想法「非常合理」，而且研究衰老的科學家對此非常感興趣」。他的團隊正在分析來自美國腸道項目(American Gut Project)的1.5萬個樣本，該項目是他創立的一項全球微生物學研究，目的是開發類似的年齡預測因子。
但他補充說，開發這種時鐘的挑戰之一是，世界各地人們的腸道中存在的細菌有著巨大差異。奈特說：「在明顯不同的人群中重複這類研究非常重要」，以確定不同人群中是否存在明顯的衰老跡象。
他說，人們還不知道微生物組的變化是否會導致人們衰老得更快，或者這些變化是否只是衰老的副作用。 InSilico Medicine正在建立幾個基於機器學習的衰老時鐘，可以與微生物組相結合。「年齡是各種疾病的重要參數。」Zhavoronkov說，「每一秒我們都在變老。」
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