赫兹研究员拉维·谢思(Ravi Sheth)说,他在布鲁克林海军造船厂的实验室“就像一个威利·旺卡(Willy Wonka)的微生物工厂”,旨在改善食品和饮料的口感和安全性。
他与人联合创办的王国超级文化公司(Kingdom Supercultures)也在研发改进个人护理和美容产品的方法,用健康、可持续的成分取代目前使用的化学物质。
五年前,当谢思凭借赫兹奖学金开始攻读博士学位时,创办这样一家公司还不太可能,因为他当时还没有发明出能够从机械上理解微生物群落如何工作的工具。
谢思的“金奖券”是他的博士论文《理解和工程复杂微生物群落的新工具》,他因此获得了2020年赫兹论文奖。这是基于他在赫兹奖学金期间在哥伦比亚大学哈里斯·王的实验室所做的工作。
“这个领域存在基本的测量问题,”他说。“这真的就像狂野的西部。现在,我们能够使用工深圳信用卡取现具来定量地理解和测量微生物群落如何随时间和空间变化,以及它们如何从生态系统的角度工作。”
测量微生物组是一项复杂的挑战。Sheth利用CRISPR-Cas免疫系统开发了一种显微磁带录音机,可以从微生物种群中捕捉环境信号。基因回路捕捉到环境信号如何随时间变化的信息——这在以前是没有完成的——并将它们编码到细胞自身的DNA序列中。这些工具还能够记录其他信息片段,比如复杂微生物群中水平转移的DNA序列。
“真正酷的是,这不是单个细胞中的单个电路。这个电路实际上需要整个细胞群进行自我再生。”他说。
使用新的取样和统计方法,Sheth还绘制了微生物如何在微观(微米)水平和更大的高度复杂(厘米)水平上相互作用时迁。Sheth利用这些新工具来了解一个人的微生物群是如何随着时间的推移而变化的,以及对饮食等变化的反应。
他还发现,微生物群的波动与其他物理相互作用系统类似,比如鸟类种群和股票市场。他说,这指向了一套微生物群落也可能遵循的普遍原则。
“我的博士学位得到认可是一种荣幸,”谢思说。“我非常尊敬赫兹研究员,我的论文被选中对我来说意义重大。”
在他刚成立一年的公司里,他在研究生院的研究工作。“我们把自然产生的文化像乐高积木一样组装成新的社区和成分。”
今年秋天,Kingdom Supercultures的一些首批原料将在美国各大商店上架销售,不过具体细节目前还没有公布。总的来说,它们包括植物性食品、发酵和酒精饮料的新文化,以及一些最大的消费品包装制造商的新颖个人护理产品。
无名代理“我们对我们正在开发的产品非常兴奋,”Sheth说。“我们做了很多味觉、风味和感官方面的工作,最酷的是,这些微生物个体有神奇的能力,把食物变成全新的东西。我们做深入的实验来生成大量的数据,但最终,我们几乎可以在做任何事情的最后品尝,这是一个发自内心的令人兴奋的结果。”
一些公司已经进入了文化市场,但他们通常依赖的微生物种类有限,只有几十种,Sheth说。王国超文化正在采取一种不同的方法,使用范围更广的相互作用的自然微生物。
27岁的Sheth在获得博士学位后就与人合伙创建了自己的公司。毕业后,他在爱尔兰的一个微毛衣链搭配生物群会议上发表了演讲,然后飞回家,并立即搬进了他的新实验室。Kingdom通过Y Combinator筹集风险资本,Y Combinator是专注于技术的顶级创业加速器之一。该公司很快开始通过研究和开发新食品创收。
除了使用他在研究生院开发的工具,Sheth还对新的测量工具感到兴奋,比如共聚焦显微镜。“它让我们能够确切地看到微生物在做什么,这是一种全新的测量方式。我们正在实验室中使用它来生成大量的项目数据。”
如果没有赫兹基金会的支持,他怀疑自己不会走上现在的道路。在读博士期间,菲利普·韦尔霍夫(Philip Welkhoff)敦促他考虑在比尔和梅琳达·盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation)做暑期实习。威尔霍夫是赫兹基金会的高级研究员,也是董事会成员,同时也是盖茨基金会疟疾项目的负责人。
当时,盖茨基金会希望确定一年两次的阿奇霉素是否可以降低撒哈拉以南非洲地区的儿童死亡率,那里19名儿童中有1名在5岁之前死亡。这种药物加了一点香蕉调味料后变得更加美味,使全因儿童死亡率降低了14%。波克城市作弊器
“这项工作真的改变了我对科技对世界的影响的看法。我了解到,你可以用最好的技术解决问题,但在成本、可接受性、规模和分配方面,还有很多其他因素需要考虑。它深刻地影响了我对我的长期职业生涯的思考,接下来的步骤和潜在影响,”谢思说。
在王的实验室里,Sheth领导了一项后续研究,以确定抗生素在多大程度上重塑了动物模型中的微生物群。Sheth利用微网球拍的选择生物组的方法和他开发的新技术,帮助建立了一幅关于在使用抗生素后微生物组如何恢复和重塑自身的地图。
他说:“了解行动机制对于扩大这种干预的规模,以及在未来开发新的、更好的干预措施,实际上是非常重要的。”“另一个有趣的方面是,这些大环内酯类抗生素是由不同微生物产生的自然产物。这就引出了一个问题,这些抗生素在自然生态系统中扮演着什么角色?这是一系列令人着迷的问题,显然对人类健康有着深远的影响。”
她从小就在生长细小的东西。“在高中的时候,有人给了我一个康普茶,我对这个奇怪的垫子是如何自我复制的非常着迷。它非常粘稠,但它会把糖茶变成一种全新的东西。”
他在一个对生物科学和设计着迷的家庭中长大。她的母亲是一名建筑师,后来成为一名艺术教育家。他的父亲是一名工程师,整个职业生涯都在宝洁公司(Procter & Gamble)从事研发工作,他的妹妹今年秋天将在斯坦福大学(Stanford University)攻读生物工程博士学位。
“那是一个非常有趣的童年。艺术和科学的交集影响了我的很多思考方式,”Sheth说。
海尔洗衣机售后服务电话现在,Sheth已经将这种创造力带到微生物中,并希望与他人分享他的魅力。
“当人们想到微生物时,他们想到的是这些令人讨厌的致病病原体,”他说。“但微生物远不止于此。这些微生物具有令人难以置信的改造能力,我们可能只发现了它们能做的百分之一的事情。另外99%有潜力推动另一场技术革命,类似于20世纪材料科学、电子学和计算机网络的影响。一想到这一点,我就对我们每天的工作感到非常兴奋。”