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文 | 陳根

從基因的角度來(lái)看，人類本質(zhì)上是相同的，構(gòu)成DNA的4種堿基相互結(jié)合并且排序，指導(dǎo)著人類的生長(zhǎng)、建造和運(yùn)作。

千萬(wàn)年來(lái)，人類的基因也一直穩(wěn)定地遺傳，科學(xué)家曾對(duì)酵母、水稻和青蛙等生物體的整個(gè)基因組進(jìn)行測(cè)序，研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我們星球上的所有生物在基因上都有一些重疊之處。之所以存在這種基因重疊，是因?yàn)槲覀冊(cè)谌?、四十億年前擁有一個(gè)相同的單細(xì)胞有機(jī)體祖先。它被稱為最后的共同祖先。許多共同基因，在數(shù)十億年的進(jìn)化中得以保存下來(lái)的。

但從微生物角度來(lái)看，人和人之間卻是完全不同。兩個(gè)人同一身體部位上寄居的微生物種類都大不相同。隨機(jī)選擇兩個(gè)人，然后檢驗(yàn)第一個(gè)人排泄物中的單個(gè)微生物細(xì)胞，然后再檢驗(yàn)第二個(gè)人的——只有大約10％的概率會(huì)找到兩人都有的微生物細(xì)胞。

基于人和人之間全然不同的微生物群落，再加上越來(lái)越多證據(jù)證明微生物對(duì)人體健康的重要意義，如何改寫人體內(nèi)的微生物群體以滿足人體的健康需求就成了科學(xué)家們研究的新方向。或許，這個(gè)人類從前忽略的人體微觀世界，帶來(lái)的影響還將超越人們的想象，并帶領(lǐng)人們進(jìn)入一個(gè)全新的世界。

獨(dú)一無(wú)二的存在

50萬(wàn)億，這大概是構(gòu)成人體所有細(xì)胞的數(shù)量。然而，微生物細(xì)胞數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類細(xì)胞數(shù)量的總和，比例高達(dá)10:1——居住在人體的微生物數(shù)量大概有1000萬(wàn)億，超過(guò)我們?nèi)砑?xì)胞數(shù)量的10倍。

諾貝爾獎(jiǎng)得主Joshua Lederberg曾經(jīng)指出，人體與共生微生物構(gòu)成了超級(jí)生物體。我們的身體各處都存在微生物，皮膚表面、呼吸道、消化道等，其中90%以上的微生物都住在腸道里。如果按重量來(lái)算，中等體重的成年人身上大約有1.4千克的微生物。這個(gè)分量甚至使微生物組成為人體內(nèi)部最大的器官之一，即與大腦重量相仿，比肝臟略輕。

科學(xué)家們還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，人體微生物的基因數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于我們的基因數(shù)量——每個(gè)人身體里大約有2萬(wàn)個(gè)人類基因，但人體攜帶的微生物基因卻有大約200萬(wàn)到2 000萬(wàn)個(gè)。這意味著，從遺傳的角度來(lái)說(shuō)，我們所繼承的基因99％都是微生物基因。

更重要的是，不同個(gè)體體內(nèi)的微生物群落也是獨(dú)一無(wú)二的，它們?cè)谌梭w變老、旅行、吃各種食物以及服用抗生素時(shí)都在不斷變化。每個(gè)人體內(nèi)的微生物群落對(duì)于天氣、季節(jié)、朋友、疾病以及日常生活中的許多其他變量都會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)。

實(shí)際上，人們體內(nèi)的微生物群落從出生起就開始形成。嬰兒在通過(guò)母親產(chǎn)道時(shí)獲得了這些微生物，因?yàn)楫a(chǎn)道內(nèi)壁上有陰道細(xì)菌。雖然不同的女性個(gè)體有不同的陰道微生物組，但在懷孕期間這些微生物組都進(jìn)入了相同的狀態(tài)?？梢哉f(shuō)，順產(chǎn)為嬰兒提供許多關(guān)鍵的基礎(chǔ)微生物，這些微生物占據(jù)嬰兒的身體后，就開始不斷擴(kuò)張，同時(shí)也在幫助嬰兒消化食物，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。

與之相對(duì)的，剖宮產(chǎn)的嬰兒則擁有和順產(chǎn)嬰兒不同的微生物群落。紐約大學(xué)朗格尼醫(yī)學(xué)中心的研究員瑪麗亞·格洛麗亞·多明戈斯-貝洛研究發(fā)現(xiàn)，如果嬰兒是經(jīng)由陰道出生，那他（她）身上的微生物就與母親陰道的微生物組相似；如果嬰兒是剖宮產(chǎn)出生的，那身上的微生物就與成人皮膚上發(fā)現(xiàn)的微生物相似，與順產(chǎn)嬰兒身上的微生物組完全不同。

當(dāng)然，微生物暴露和共生關(guān)系并不會(huì)在出生后就停止。比如，飲食就有助于塑造不同人們體內(nèi)不同的微生物組。接受母乳喂養(yǎng)與配方奶粉喂養(yǎng)的孩子，體內(nèi)的微生物差別很大。其中，吃母乳的嬰兒可以接觸母乳中的特殊微生物，以及母乳中能促進(jìn)益生菌增長(zhǎng)的特殊糖。而當(dāng)嬰兒開始吃固體食物的時(shí)候，嬰兒體內(nèi)的微生物組會(huì)繼續(xù)進(jìn)化。

另外，每個(gè)人的基因組和特定微生物之間都有著清晰的相互作用，有著不同遺傳因素的人在接觸到相同的微生物時(shí)，會(huì)經(jīng)歷不同的微生物共生過(guò)程、消化過(guò)程，甚至表現(xiàn)為不同的痤瘡、體味以及其他無(wú)數(shù)的特質(zhì)差異。

實(shí)際上，居住在我們體內(nèi)的每一個(gè)物種都有著自己的遺傳基因組。這些微生物群落所包含的DNA基因組數(shù)目要遠(yuǎn)比我們?nèi)梭w的細(xì)胞數(shù)量多得多。由于我們每個(gè)人都是一個(gè)共生體，這些微生物的快速變化也在驅(qū)動(dòng)著我們的身體和進(jìn)化過(guò)程的快速變化。因此，我們也可以將微生物看作繼核心DNA基因組和表觀遺傳基因組之后的第三種基因組。

微生物與人體健康息息相關(guān)

每個(gè)人人體內(nèi)的微生物群落不僅是獨(dú)一無(wú)二的存在，對(duì)于人體健康也有著不可替代的重要作用。實(shí)際上，微生物群落與肥胖、心臟病、自閉癥、免疫力、記憶力、癌癥和衰老都有著密切的關(guān)系。

生活在我們腸道和皮膚中的細(xì)菌群落會(huì)通力合作把食物轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，幫我們治愈創(chuàng)口、抵御并驅(qū)離有害的競(jìng)爭(zhēng)性微生物、制造維生素、分解毒素。如果沒有這些微生物，人體不僅無(wú)法很好地生存下去，更不可能保持健康。

尤其是腸道微生物，值得一提的是，腸道菌群中大部分是有益菌。腸道細(xì)菌作為腸道中的主要居民，通過(guò)中間代謝產(chǎn)物或表面抗原結(jié)構(gòu)發(fā)揮相應(yīng)的作用，參與機(jī)體生理活動(dòng)的各個(gè)方面。腸道細(xì)菌可以將未被宿主消化吸收完的食物成分（主要是纖維）發(fā)酵成短鏈脂肪酸。腸道細(xì)菌還可以合成維生素供人體吸收，比如維生素K和B族維生素，以及部分人體所必需的氨基酸也都是由它們合成的。

在健康的人體內(nèi)，部分腸道細(xì)菌能夠減輕炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)免疫功能。此外，也有些腸道細(xì)菌可以間接影響人類的大腦活動(dòng)，與人類睡眠、記憶力、產(chǎn)生焦慮、抑郁癥有關(guān)。比如腸道細(xì)菌直接分泌某些神經(jīng)遞質(zhì)，比如γ-氨基丁酸，可以幫助睡眠，維持和提高腦的年輕態(tài)。

顯然，微生物對(duì)人類身體健康有著實(shí)實(shí)在在的影響，不僅如此，微生物的祖先譜系對(duì)人類身體健康也有著實(shí)實(shí)在在的影響。

圖卡瑞斯是哥倫比亞副熱帶高地上的一座小鎮(zhèn)，那里的人們飽受毒品暴力犯罪的侵?jǐn)_。小鎮(zhèn)附近有一座雄偉的火山，鎮(zhèn)上有個(gè)小教堂。圖馬科也是哥倫比亞一座毒品盛行、犯罪猖獗的城市，它位于熱帶沿海區(qū)域。這兩個(gè)地方都不是熱門旅游城鎮(zhèn)，但這兩個(gè)地方對(duì)于理解胃癌、微生物與人類基因組的相互作用來(lái)說(shuō)是最前沿的試驗(yàn)場(chǎng)——生活在圖卡瑞斯的人患消化道炎癥后發(fā)展成胃癌的概率是住在圖馬科的人的25倍。兩個(gè)城鎮(zhèn)都有90%多的人攜帶有同一種細(xì)菌——幽門螺旋桿菌，這種細(xì)菌往往與胃部潰瘍有關(guān)。

基于此，科學(xué)家通過(guò)跟蹤消化道中微生物的變異，發(fā)現(xiàn)了人類殖民進(jìn)程的大致趨勢(shì)——圖卡瑞斯最早的人口是來(lái)自西班牙的白人和南美洲的原住民，致命的幽門螺旋桿菌感染則源自歐洲。圖馬科的人口最早主要來(lái)自非洲，和他們體內(nèi)相對(duì)較弱的幽門螺旋桿菌來(lái)自同一塊大陸。這種身體上的極度差異可以直接追溯到兩群人是如何與同一種微生物的不同亞類協(xié)同進(jìn)化的。

微生物改變?nèi)梭w健康狀況的例子不勝枚舉。有些人吃了肉更容易得心臟病，因?yàn)樗麄兊哪c道細(xì)菌把維生素BT轉(zhuǎn)化成了氧化三甲胺，而氧化三甲胺會(huì)加速動(dòng)脈粥樣硬化。還有些腸道細(xì)菌會(huì)制造一種酶，可以分解膽汁酸，從而減少脂肪的攝入、降低膽固醇水平。自體免疫性疾病，比如腸易激綜合征、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥以及格林-巴利綜合征，都與特定的微生物有關(guān)。

打開了健康的新思路

面對(duì)微生物與人體的相互作用，馴服微生物，重寫人體內(nèi)的微生物群落為人們走向健康打開了新的思路。

實(shí)際上，現(xiàn)代人體內(nèi)的微生物群落已經(jīng)與過(guò)去有很大不同，這是一件好事，因?yàn)樵谑澜缟洗蠖鄶?shù)地方，直到現(xiàn)在連出生這件事情都意味著極度危險(xiǎn)。在20世紀(jì)初時(shí)，美國(guó)有1/10的孩子在15歲前就夭折了。衛(wèi)生設(shè)施的改善、接種疫苗、使用抗生素和飲用凈水改變了微生物群落，這極大地降低了新生兒的死亡率。

如前所述，我們已經(jīng)知道，腸道微生物不僅可以讓我們腹瀉，也會(huì)影響我們的新陳代謝。我們的腸胃中有兩大細(xì)菌族群在爭(zhēng)奪統(tǒng)治地位，肥胖者體內(nèi)的微生物族群中包含有大量的硬壁菌門，而擬桿菌門的數(shù)量則相對(duì)較少。

對(duì)于體重減輕或者做了胃旁路手術(shù)的人們而言，他們體內(nèi)這些菌群的數(shù)量比例呈現(xiàn)出了顯著的下降趨勢(shì)。在接受胃旁路手術(shù)的情況下，對(duì)患者產(chǎn)生影響的不僅是手術(shù)本身，還有由此帶來(lái)的消化道微生物族群的改變。科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中將瘦老鼠體內(nèi)的消化道細(xì)菌移植入遺傳完全相同但體重超重的老鼠體內(nèi)，僅這一項(xiàng)簡(jiǎn)單的干預(yù)措施就使得超重老鼠的體重大幅下降。

這種治療方式對(duì)人類似乎也有所作用。超重的女性每天吞服兩個(gè)含鼠李糖乳桿菌的益生素膠囊，12周后體重減輕了5.4千克。但是，接受同樣治療的男性卻沒有出現(xiàn)體重下降。而如果繼續(xù)研究男性與女性之間的腸道微生物群落差異，我們可能就能明白這是為什么。

在改善腸道微生物方面，另一項(xiàng)備受關(guān)注的技術(shù)，就是益生菌。益生菌是大多數(shù)天然存在于人體腸道內(nèi)的細(xì)菌，也存在于發(fā)酵的食物中（如酸奶），主要包括不同種屬的雙歧桿菌和乳酸菌。益生菌被定義為活的微生物，當(dāng)數(shù)量足夠多時(shí)，對(duì)健康就有益。益生菌被稱為“良性細(xì)菌”或“有益細(xì)菌”，可以通過(guò)膳食補(bǔ)充劑、酸奶和栓劑獲得。

如今，已經(jīng)有許多研究者做了一些針對(duì)益生菌臨床試驗(yàn)的研究。一些強(qiáng)有力的證據(jù)證實(shí)了益生菌對(duì)兒童腹瀉和成年人腸道易激綜合征的預(yù)防和治療作用，應(yīng)用前景包括預(yù)防和減少早產(chǎn)兒壞死性小腸結(jié)腸炎（一種急性腸道疾?。┑陌l(fā)生。潛在的應(yīng)用前景可用于治療肥胖癥、降低膽固醇水平和治療腸道易激綜合征。益生菌還可能產(chǎn)生其他影響，包括生產(chǎn)抗菌化合物，并通過(guò)與有害細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)成分，與益生元一起把有害細(xì)菌擋在體外。

遺憾的是，按照目前的情況來(lái)看，圍繞益生菌的一個(gè)問(wèn)題就是，相對(duì)于進(jìn)行扎實(shí)的研究，人們更多的是拿它來(lái)炒作。比如，益生菌對(duì)人體腸道健康有益的特點(diǎn)在單獨(dú)環(huán)境下是否能起作用尚未得到證實(shí)。對(duì)于在超市里買到的微生物制品，在被運(yùn)到超市并且放在貨架上之后，大多數(shù)人也不清楚里面是否還有活性微生物——微生物只在極其特定的環(huán)境里才能生存。

當(dāng)然，我們?cè)诰庉嫼透淖冏陨砦⑸锶郝涞臅r(shí)候，也在改變自己的生活，改變自己和后代的生存狀態(tài)。細(xì)菌群落甚至?xí)绊懳覀兊奈队X和嗅覺。一項(xiàng)2010年的果蠅實(shí)驗(yàn)研究顯示，食物結(jié)構(gòu)相同的果蠅傾向于相互交配，而不去考慮其他果蠅。而一旦這些果蠅開始攝入抗生素，它們就會(huì)自由地和其他任何果蠅交配。

當(dāng)然，從人體微生物組中研發(fā)的技術(shù)，也可以應(yīng)用到寵物、家畜、野生動(dòng)物身上，甚至用在地球之上。在這樣的背景下，人們就可以把微生物看作連接人類健康、動(dòng)物和環(huán)境的一張網(wǎng)，并最終理解如何改善身體內(nèi)部的微觀生態(tài)系統(tǒng)和我們自身的生態(tài)系統(tǒng)。（本文首發(fā)鈦媒體APP）