微生物

楊杰　李菲

楊杰，男，貴州師范大學本科在讀，2017年進入貴州師范大學學習，現為李菲老師團隊的主要成員，目前跟隨李菲老師圍繞喀斯特土壤微生物在石漠化修復治理方面的作用及機制開展研究。

科學家們已經證實，在人們體內和體表生存和繁衍的微生物，數量達1000億個，是人體細胞數量的10倍。我們體內和體表的微生物以及含有的全部基因數量是人類基因組中基因數量的100倍。所以，從基因數量的角度說，我們99%是微生物，1%是“人”。科學家們已經意識到，僅僅關注人體，關注人類基因組，并不能完全掌握人類疾病與健康的關鍵問題。我們體內和體表廣泛存在的微生物，對人體的代謝、行為、發育、適應，甚至進化，都有重要的影響。

微生物于人體無處不在

隨著“益生菌”概念的廣泛傳播，人們已經意識到腸道中微生物的存在及其對人們身體健康的重要影響。人類的腸道生存著約100種所有人都有的核心微生物，以及成百上千種微生物組成的每個人獨一無二的微生物種群。如果某位病人大量服用抗生素，希望殺死其體內的致病菌，那么其腸道中的微生物也會受到抗生素的影響。接受大量抗生素治療的人常常會出現消化不良問題。此外，飲食習慣、居住條件、人的年齡和性別等也會影響腸道微生物。除腸道外，人的皮膚、口腔和泌尿生殖道等也存在著豐富多樣的微生物。2018年，美國阿拉巴馬大學的神經學家在人的大腦中發現細菌的存在。

2008年，美國國立衛生研究院發起人類微生物組計劃，在數百個人的15個部位取樣，分析其上的微生物種類和結構，分離和培養微生物菌株，測定其基因組，分析人體的微生物群落結構與人類健康的關系。目前該計劃仍在進行中。這一大規模研究項目已經發表的報告證實，微生物在人體各個部分都存在;身體的不同部位有不同的微生物群體;即使是健康的個體間，其身體同一部位的微生物群體也存在差異;雖然個體間的微生物種類可能存在差異，但是整個微生物群體的功能還是相對保守的。

與人體“統一戰線”

達爾文自然選擇理論已被廣泛接受，“物競天擇，適者生存”的理念已經深入人心。對于我們體內和體表的微生物，人體為它們提供了豐富的營養和穩定的生存環境。顯然，我們幫助了這些微生物的生存和繁衍。不過這些微生物并非是我們的“寄生蟲”，他們通過多種方式，給我們以極大地回饋。人體與其共生的微生物，已經成為不可分割的整體。

早在100多年前，科學家就意識到，大量食用乳酸菌發酵的乳制品，牧民得病的幾率更小，壽命更長。隨著研究技術的發展，腸道菌群影響人體多個生理功能的機理，一一地被揭示出來。腸道微生物可以分解植物淀粉和人體難以消化的其它食物。人體本身不能合成維生素K。腸道細菌合成和分泌維生素K和其他維生素，供給人體作為營養物質吸收。腸道菌群也會影響人的體重。將肥胖和纖瘦的雙胞胎的腸道菌群分別飼喂給無菌小鼠，來自于肥胖雙胞胎的微生物顯著增加了被飼喂小鼠的身體脂肪含量。此外，腸道微生物還可以結合食物中的部分有毒物質并解毒。近期的研究還證明，腸道微生物影響血液中的激素水平，最終影響大腦的生理功能。抑郁癥、自閉癥和帕金森癥等，都與腸道菌群的改變有關。

除腸道菌群外，人體口腔、皮膚和陰道等部位的微生物群體，也對人體有各種積極的作用。對微生物來說，人體是非常理想的食物。空氣中有無數的微生物在等待機會入侵并消化我們。而人體皮膚上的細菌有助于保持微酸性環境，保護人們免受各種致病菌的感染。我們已經與皮膚上的微生物群建立了緊密合作的關系，它們幫助我們遠離各種致病菌。作為回報，我們分泌一些物質到皮膚表面，使有益的微生物在我們的皮膚上擁有充足的食物和幸福的生活。

母體微生物能“遺傳”胎兒

人們普遍認為胎兒是無菌的，分娩過程中新生兒受到母體陰道和糞便微生物的污染而獲得基本的腸道微生物。現在有數據證實，母體中的胎兒并不是完全無菌的，母體會向胎兒傳遞關鍵的功能微生物。不過，分娩方式也會影響新生兒的腸道菌群結構。通過陰道正常分娩出生的人類嬰兒可以獲得母親胃腸道中的微生物，而通過剖宮產出生的嬰兒最初主要獲得母親皮膚表面的微生物。這種差異會影響嬰兒的健康與成長。剖宮產的嬰兒肥胖的幾率更高，也更容易患哮喘等疾病。除上述兩種途徑之外，母親的乳汁已被證明是嬰兒腸道中益生菌，包括葡萄球菌、鏈球菌、雙歧桿菌、乳酸菌和各種腸道相關的專性和兼性厭氧菌的來源。嬰幼兒與父母和家庭其他成員的密切身體接觸，也會獲得各種微生物。科學研究證明，家庭成員間的微生物群體更加相似。有科學家提出這樣一種假設，親吻這種靈長類動物，特別是人類使用的傳達感情的方式，最初是為了讓父母將所需的益生菌與食物一起傳遞給后代。

人類體內和體表的微生物對我們吸收營養、抵御病菌等非常重要。這些微生物——至少其中一部分，可以代代相傳。那么，如果有某個人獲得了具有特殊功能的益生菌，是否能給他本人、他的子孫后代帶來生存和競爭優勢或劣勢呢？

日本是個島國，地狹人稠，資源有限。日本人的食物中，海產品占相當大的比例。也因此，日本人的腸道中的普通擬桿菌（Bacteroidesplebeius）從海洋細菌zobelliagalactanivorans中獲得了海藻多糖酶、瓊脂酶等基因。用于制作日本典型食物一一壽司的紫菜，其細胞壁的40%左右都是海藻多糖。此外，富含瓊脂的海藻也是日本的日常飲食的重要部分。比較日本人和世界其他地區人們的腸道菌群，發現在日本人群中，腸道菌群通常具有海藻多糖酶、瓊脂酶等基因，但在其他地區的個體中，其腸道菌群不具有這些基因。日本人通過腸道細菌，獲得了消化利用海藻多糖和瓊脂的能力。數據表明，海藻和壽司所攜帶的海洋細菌是日本人群獲得消化利用海藻多糖和瓊脂的能力的途徑。

共生微生物可以獲得，亦可失去。科學家們提出，“過度衛生”的現代化生活方式、抗生素的廣泛使用、剖宮產分娩和配方奶粉喂養嬰兒，減少了嬰幼兒接觸各種微生物的機會，改變了人們體內和體表的微生物群體結構，最終導致現代社會人們肥胖、過敏等癥狀的增加。

目前關于人體共生微生物的研究已經證實，我們體內和體表生活著大量的、種類繁多的微生物。這些微生物對我們有著廣泛而重要的影響。當然，關于人體的共生微生物，還有很多問題，需要科學家們進一步研究，例如，健康人之間微生物群體差異的原因和影響、免疫系統區分益生菌和致病菌的機制、益生菌影響人體健康的生理、生化和分子機理等等。不過，目前的研究結果，已經足以讓我們改變以自我為中心的盲目自大的觀點。我們應該認識到，人體和體內及體表的微生物互利合作，以達到整個生命體共同的最大的生存和繁衍概率，才是自然界的客觀現實。（編輯/侯幫虎）