你是一個「超級有機體」！

你是一個「超級有機體」！與其說你是一個人，不如說是一個人和微生物組成的「超級有機體」。科學家說，在不久的將來，我們對自身體內生態系統的擔心，不亞於我們擔心地球生態系統的失衡。華盛頓大學基因組研究中心對新生兒的大便很感興趣。新生兒排泄物能夠用來研究壞死性小腸結腸炎，這是一種腸道疾病，黏膜甚至腸深層都會壞死，5%的早產兒死於此病。以往人們認為這種病和細菌感染有關，是一種傳染病，目前已經證實它和一種微生物有關，這種微生物破壞了腸道菌群和人體之間的平衡而致病。為了進一步證實這種看法，華盛頓大學的研究人員希望在新生兒大便中找到一個不正常的菌落組合，提示什麼嬰兒將出現這種疾病。這個研究是「國際人類微生物組聯盟」（IHMC）工作中的一部分，他們的目標是分析人體健康和疾病狀態下人和微生物之間的關係。「這會改變我們對人體內寄生微生物的認識，人們將會認識到我們盡最大努力用抗生素等藥物來消滅的微生物是我們的朋友，而非敵人。事實上，我們和這些微生物密不可分，它們能幫助訓練我們的免疫系統，提高我們的消化能力。我們每個人都是一個巨大而複雜的人類生態系統的一部分，與其說你是一個人，不如說是一個人和微生物結合的超級有機體。」倫敦帝國理工大學的傑里米·尼克爾森（JeremyNicholson）教授這樣告訴本刊記者，他一直在從事人體微生物的研究。「超級有機體」這個觀點讓研究人員必須從整體上研究人類生物學。以壞死性小腸結腸炎為例，如今可以把它看成一種生態災禍，也就是各種微生物之間相互合作失調的結果。同樣，節段性腸炎以及更常見的肥胖和糖尿病，可能都和腸道生態系統失衡有關。「肥胖和糖尿病越來越流行，這提示我們內部的生態系統受現代生活方式的威脅，對我們的健康產生深遠的影響。在不久的將來，我們對自身體內生態系統的擔心，不亞於我們擔心地球生態系統的失衡。」尼克爾森說。微生物學家研究人體生態群落的時候喜歡用統計數據。「這不足為奇，微生物的數量非常巨大。差不多每個人都是100兆微生物的家，其中大部分是細菌，少部分是病毒、真菌、原生動物和古細菌。」尼克爾森說。在這個人體和微生物組成的超級有機體中，你是少數派，微生物細胞的數量和你自身細胞的數量比是10比1。它們無處不在，在腸道、口腔、皮膚黏膜和生殖器，無所不在。人生只有一個階段和微生物絕緣，那就是子宮內的胎兒。從細胞數量角度來說，你出生時是100%的人，死亡時是90%的微生物。「在人生的漫長階段中，你和一大群微生物共存，理解這一點能更好地幫助我們認識自己。」微生物殖民最複雜的地方就是腸道，那裡聚集了人體大量的微生物。正常分娩時，嬰兒會沾染上母親陰道和排泄物中的微生物；而剖腹產出生的嬰兒，第一時間獲得的微生物則來自於最初接觸他們的人的雙手。在嬰兒出生的最初幾個月，腸道菌群會經歷幾次巨大的變化，不同種類的菌群在那裡生根發芽。到3歲時，成熟的腸道生態系統已經形成，大多數菌落都駐紮在結腸。研究人員發現，約有1000多種微生物居住在不同的人體內，每一個人都攜帶有其中的幾百種。具體的不同可能和基因組成、生活方式、環境和飲食有關。4月20日，歐洲分子生物學實驗室在《自然》雜誌發表了一個最新研究。他們分析了歐洲、美國、日本等地400多人的腸道菌群，發現人類有三種不同的腸道類型，被稱為「菌型」（enterotypes），任何人基本都是其中的一種。這種分類的形成可能因為嬰兒時期某些種細菌率先佔據腸道，這些率先入侵者會改變腸道，使得後來者僅限於它們的同黨。至於不同腸道類型有什麼不同？研究說，不同類型的區別在於細菌生態系統中酶的平衡狀態，比如說，「菌型1」中細菌大多為擬桿菌屬（Bacteroides），有更多合成維生素B7的酶，而「菌型2」大多為普氏菌屬（Prevotella），更善於合成維生素B1。不過，這種不同對健康的影響尚不明確。「我們要嚴肅對待我們體內的小動物園。一個平衡並且健康的腸道幫助我們保留抵抗疾病的微生物，也和免疫系統的發展有關。」尼克爾森告訴本刊記者。嬰兒獲取一些細菌，人體的免疫系統想要清除這些細菌，而有些細菌卻存活下來。腸道菌群會刺激人體腸道免疫系統的發育，並且不斷「訓練」它，讓它增加「分辨敵我」的能力。它還和防止人體過敏有關，經過腸道菌群合理「訓練」的人體免疫系統不會輕易做出過激的反應，也就是說讓人「過敏」。實驗表明，在缺乏腸道微生物的老鼠中，免疫系統不能徹底成熟，對很多致病分子無法做出免疫反應。而且在這種老鼠中，小腸內壁的微絨毛髮育也不正常，微絨毛能夠增加腸道和食物的接觸面，促進吸收。實際上，每個人都在和自己的腸道細菌共同演化，最後達到一種平衡，這種平衡包括菌群和人體環境之間，菌群內多個菌層之間的相對動態平衡。一旦這種平衡被打破，比如大量服用抗生素或化學藥物、高脂高蛋白飲食、出現焦慮煩躁的情緒等，菌群的種類與數量發生明顯的改變，於是菌群失調，某些原不致病的細菌就會失去控制大量繁殖，或離開原定居的部位擴散到身體其他部位，如大腸桿菌進入呼吸道可引起咳嗽、咳痰，甚至肺炎等。因此，維持菌群的平衡非常必要。「很多研究支持了我們的看法，我們的腸道微生物集體行動，是一個額外的、有著自身功能的器官。但是要想弄明白這些腸道微生物如何進行確切的相互作用是一件非常困難的事情，它們數量龐大，大部分無法在實驗室培養。」尼克爾森說。基因組技術的出現改變了這種情況，從樣本里直接提取DNA進行測序的方法，幫科學家建立了一個美好的前景——我們體內究竟是怎樣的？目前已經知道，人類的結腸由兩個主要的細菌門類支配，壁厚菌門和擬桿菌門，此外還有少數的變形菌，一小部分真菌和原生動物，不過對此知之甚少。基因組研究催生了一種稱為「元基因組學」的研究方法，這個方法不同於傳統著眼於單個有機體的基因組研究，它通過收集生態系統中所有的基因，建立一個整體的「元基因組」。「人體腸道元基因組計劃」（MetaHIT）中有一部分的參與者患有腸道炎症，例如潰瘍性結腸炎。之前的研究顯示這一組人的腸道細菌種類的多樣性較低。果然，在「人體腸道元基因組計劃」研究中顯示，他們比正常人少25%的微生物基因。去年，「人體腸道元基因組計劃」在3月4日出版的《自然》雜誌發表文章說，他們研究了124名歐洲人的排泄物，發現了330萬不同的微生物基因，是人類基因組2萬個基因的15倍，於是研究人員呼籲腸道系統可被視作人類的「第二基因組」。這些基因是做什麼的呢？「很多用來彌補人體自身基因組新陳代謝的不足，如果沒有腸道菌群的幫助，我們將無法合成足夠的維生素B，更不要說維生素K。除此之外，微生物還發揮著許多其他作用。例如，它們包含的一些基因能將複雜的碳水化合物轉化為一種叫做短鏈脂肪酸的簡單分子，這種脂肪酸大概占我們能量總需求的5%～15%。它們還有一些重要基因，可以幫助我們分解植物纖維素以及複合的糖類，例如水果和蔬菜中發現的膠質。如果沒有它們幫忙，我們將無法消化食物。」尼克爾森說。「那種認為腸道菌群在我們身體的生物化學調節中起不到什麼作用的想法已經過時了，腸道菌群非常重要。」尼克爾森告訴本刊記者，他甚至發現，人體的腸道菌群影響著人體對止痛藥撲熱息痛的代謝和反應。「人體腸道元基因組計劃」也發現微生物基因參與代謝藥物和其他非飲食化合物，例如毒素和食物添加劑。看來，今後製藥公司在研究新葯的時候，需要把我們的微生物元基因組以及人體基因組都考慮進去，醫學將變得越來越複雜。 文/曹玲
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