自然科普:人是微生物的寄生獸嗎?
來源:大象公會
作者:朱不換
發布時間:2021-04-09
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  人體(ti) 內(nei) 微生物的數量比人體(ti) 細胞總數還多,它們(men) 的基因數量更是人體(ti) 的100倍,這些微生物是如何與(yu) 人體(ti) 相處的?

  文|朱不換

  你的身體(ti) 裏有多少微生物?

  多到嚇人。

  即使不把病毒計算在內(nei) ,這些微生物也有大約一百萬(wan) 億(yi) ,是人體(ti) 自身細胞總數的 1.3 至 3 倍。也就是說,人體(ti) 內(nei) 微生物數量比人體(ti) 細胞的數量要多得多。如果人體(ti) 內(nei) 搞一場細胞尺度的大選,細菌、真菌才是人體(ti) 內(nei) 的主要人口。

  這還隻是從(cong) 個(ge) 體(ti) 計數的角度計算。如果從(cong) 基因傳(chuan) 承的角度看,那就更加誇張。人類隻有兩(liang) 萬(wan) 個(ge) 基因。而根據對人體(ti) 腸道菌群的估測,人體(ti) 中含有約兩(liang) 百萬(wan) 個(ge) 微生物基因,是人類基因數量的 100 倍。

  如果說基因是支配細胞活動和繁衍的‘法典’,那麽(me) 當翻開人體(ti) 內(nei) 的基因法典,你會(hui) 發現隻有前幾頁由人類書(shu) 寫(xie) ,後麵 99% 的頁麵是細菌、真菌等微生物書(shu) 寫(xie) 的。

  那麽(me) ,做人豈不是很可憐?辛苦奔忙,原來隻是養(yang) 活了一身的細菌?到頭來,連體(ti) 內(nei) 基因都被微生物給‘綠’了?

  人和這些微生物到底是什麽(me) 關(guan) 係?人是微生物的寄生獸(shou) 嗎?

  人和微生物的長期共生

  人和體(ti) 內(nei) 微生物之間是長期共生關(guan) 係。

  而長期共生的物種之間的利害互動可以分為(wei) 幾種類型:互惠(利你利我),偏利共生(我借你的光,但你沒什麽(me) 損失),偏害共生(我傷(shang) 害了你,但我也沒得到什麽(me) ),中立(互不影響),寄生(損你利我)和競爭(zheng) (爭(zheng) 奪資源)。

  而在人和體(ti) 內(nei) 定居的微生物之間,這種關(guan) 係一般是對微生物有利的。因為(wei) 哪裏有營養(yang) ,微生物就會(hui) 去哪裏,人體(ti) 為(wei) 微生物提供了營養(yang) 和宜居環境,相當於(yu) 一片水草豐(feng) 美的大地。

  這樣,人和體(ti) 內(nei) 微生物的關(guan) 係大體(ti) 可以落入左側(ce) 的互惠,偏利共生和寄生三類。

  比如,人和腸道短雙歧杆菌的關(guan) 係是互惠。人給了短雙歧杆菌營養(yang) ,而短雙歧杆菌可以助人防止便秘,腹瀉和腸易激綜合症。

  •酸菜,酸奶等食物富含短雙歧杆菌

  人和表皮葡萄球菌等許多細菌的關(guan) 係是偏利共生。健康人的體(ti) 表有大量的表皮葡萄球菌,它們(men) 從(cong) 人的體(ti) 表汲取營養(yang) 殘餘(yu) ,但人通常也沒什麽(me) 損失。

  表皮葡萄球菌

  人和結核分歧杆菌的關(guan) 係則是病原體(ti) 寄生,結核分歧杆菌感染人體(ti) 後能引起結核病。

  結核病患者

  健康人的身體(ti) 之所以能容納百萬(wan) 億(yi) 計的微生物,是因為(wei) 大多數這些微生物都在人體(ti) 上和平生活,大部分時候沒什麽(me) 害處,部分微生物還對人體(ti) 有好處。

  不過,人和每種微生物之間的關(guan) 係並不是固定的。朋友可以變成敵人,敵人也可以變成朋友。

  甚至人體(ti) 細胞中源於(yu) 微生物的古老功臣——線粒體(ti) ,有時也會(hui) 造反。

  被招安的線粒體(ti)

  人類的遠祖最早融合馴化的細菌,可能是線粒體(ti) 。20多億(yi) 年前,一枚古菌吞噬了一枚細菌,但它並沒有把細菌消化掉,而是讓細菌在自己體(ti) 內(nei) 提供化學能量,充當自己的‘發電機’。這枚被收編的細菌,就是如今遍布所有動植物細胞內(nei) 的線粒體(ti) 。

  研究發現,人體(ti) 內(nei) 的線粒體(ti) 與(yu) 細菌普氏克立次體(ti) 的基因和功能高度相似。未被馴化的普氏克立次體(ti) 是流行性斑疹傷(shang) 寒的元凶,而馴化了的線粒體(ti) 卻在人體(ti) 內(nei) 默默‘發電’,是人體(ti) 細胞瞬時能量的提供者。

  不過,線粒體(ti) 雖然已是人體(ti) 細胞的細胞器之一,但也仍未被徹底同化:它仍保留了一部分自己獨特的基因片段,而人體(ti) 的免疫係統也依然不把線粒體(ti) 當成‘自己人’。

  當人體(ti) 細胞受傷(shang) 破裂時候,線粒體(ti) 片段會(hui) 闖入血液,遭受人體(ti) 免疫係統的集體(ti) 攻擊。如果人體(ti) 破損細胞釋放出的線粒體(ti) 太多,還可能引發全身性炎症反應,有可能危及生命。

  人和體(ti) 內(nei) 許多微生物的關(guan) 係,和線粒體(ti) 的情況相當相似。互相需要,但又要互相提防著。

  當微生物棲息在合適的器官時,能幫助人消化營養(yang) ,促進免疫係統等,但當這些微生物外泄到另一些器官時,就可能引起或輕微或嚴(yan) 重的疾病。

  體(ti) 內(nei) 微生物的分布

  實際上,人的不同器官和部位,都有各自的特色菌群。這些器官不同的溫度、酸堿度、含氧量等‘水土條件’,吸引養(yang) 育了不同的菌群。

  比如皮膚上的微生物主要有丙酸杆菌、棒狀杆菌和葡萄球菌;腸道中的主導微生物是擬杆菌,陰道中的則是乳酸杆菌,而占據口腔的主要是鏈球菌。

  人體(ti) 的各個(ge) 器官按照微生物活躍程度,可以分為(wei) 幾檔。

  微生物最稀少的地方,是子宮和大腦。子宮因為(wei) 負擔孕育胎兒(er) 的重任,具有近乎無菌的環境。因為(wei) 血腦屏障的保護,大腦也是微生物稀少的器官。

  大腦中的血腦屏障(毛細血管壁和星形膠質細胞等)保護了精密嬌嫩的大腦免受血液中病原體(ti) 的感染。

  微生物中等活躍的地方,是皮膚,呼吸道等地方,這些地方因為(wei) 接觸體(ti) 外或交換空氣等原因,有不少微生物。

  而皮膚微生物的一大功能,是生產(chan) 體(ti) 味。

  每一個(ge) 人都有自己獨一無二的體(ti) 香或體(ti) 臭。即使基因相同、麵容酷似的同卵雙胞胎,各自的體(ti) 味也互不一樣,因為(wei) 體(ti) 味來自皮膚菌群對汗腺、皮脂腺分泌物的作用,而每個(ge) 人的體(ti) 表菌群都不相同。

  依靠嗅聞體(ti) 味,嬰兒(er) 可以辨認出母親(qin) ,父母可以辨認出親(qin) 生子女,而戀人會(hui) 因體(ti) 味觸發心動的感覺。

  微生物最活躍的地方,則是人的口腔、腸胃等消化道器官,因為(wei) 它們(men) 最頻繁接觸食物中的細菌,而且相當依賴這些微生物來消化營養(yang) ,製衡有害菌群等。

  胃腸道:微生物的天堂

  人的胃腸道中包含大量的食物殘渣和水,對微生物來說簡直是流著蜜的天堂。

  而許多腸道微生物可以則幫助人類消化食物,釋放出珍貴的營養(yang) 。它們(men) 能生產(chan) 我們(men) 難以自然獲取的維生素,還能分解有毒有害的化學物質。

  人體(ti) 中的維生素K有近一半由腸道微生物合成

  更重要的是,良性微生物能刺激腸道的正常發育和運行。它們(men) 能激活了小鼠體(ti) 內(nei) 的多種基因,讓腸道得以建立上皮屏障、分解毒素、修建血管等等。

  在無菌環境下長大的斑馬魚或小鼠,其腸道無法充分發育,腸壁容易滲漏,血管更稀疏,細胞再生能力也差。而喂食它們(men) 適量的微生物,則可以矯正這些弊病。

  除此之外,微生物還具有一種人類望塵莫及的特異功能——橫向基因轉移。

  對人類來說,基因傳(chuan) 遞總是縱向的,經過生育由父母傳(chuan) 給子女,子女傳(chuan) 給孫輩…… 你無法通過共同進食、輸血、接吻獲得另一個(ge) 人的基因。

  而微生物則不同,它們(men) 可以頻繁的直接獲得來自其他微生物的基因碎片,整合為(wei) 自己的一部分。

  例如,人類無法消化紫菜,人體(ti) 腸道細菌也無法消化紫菜。但部分日本人因為(wei) 千百年長期食用紫菜,他們(men) 腸道內(nei) 的擬杆菌從(cong) 紫菜上的海洋生物佐氏菌截取了基因碎片,獲得了消化紫菜的能力。

  而且,人類腸道因為(wei) 營養(yang) 豐(feng) 富,微生物密集,相當於(yu) 基因交換轉移的繁榮集市。與(yu) 外部環境中的細菌相比,人類內(nei) 的細菌對之間交換基因的幾率是前者的 25 倍。

  這些活躍演化著的腸道菌群,對身體(ti) 的影響難以估量。

  它們(men) 甚至會(hui) 影響人們(men) 服用藥物的療效。

  比如最常見的止痛退燒藥對乙酰氨基酚,不同的人服用後的效果不同,這是因為(wei) 不同的人腸道菌群分布不同,而這會(hui) 影響藥物成分的吸收效果。

  而抗癌藥易普利姆瑪、類風濕關(guan) 節炎藥物柳氮磺胺吡啶等,都需要腸道微生物輔助才能發揮作用。

  而且,腸道菌群可以產(chan) 生一係列乙酰膽堿,兒(er) 茶酚胺,γ-氨基丁酸,5-羥色胺等神經活性物質,會(hui) 間接作用於(yu) 大腦功能,影響人的情緒和心境。

  實驗室小鼠在移植了嚴(yan) 重抑鬱症患者的糞便後,也會(hui) 表現出焦慮抑鬱。而無菌飼養(yang) 的的小鼠也更容易比普通小鼠患上焦慮和抑鬱。

  腸道菌群對人類情緒可能有類似的影響。優(you) 化腸道菌群,有可能改善焦慮、抑鬱的心境。

  那麽(me) ,怎麽(me) 才能獲得良性的腸道菌群?

  良性菌群從(cong) 哪裏來

  人體(ti) 內(nei) 的微生物群,最初是來自父母。

  嬰兒(er) 一出生,就會(hui) 立刻被母親(qin) 陰道內(nei) 的微生物定植;新生兒(er) 體(ti) 內(nei) 幾乎 3/4 的菌株都可以直接追溯到母親(qin) 。

  接下來幾個(ge) 月,嬰兒(er) 會(hui) 從(cong) 父母和周圍環境中獲得新的菌種。父母通過日常的撫觸、喂食、環境布置,把自己的菌群也傳(chuan) 給了幼兒(er) 。

  在一歲至三歲之間,幼兒(er) 的腸道就可以演化到和成人相近的狀態。

  那麽(me) ,已經長大的人,如果體(ti) 內(nei) 微生物群有缺陷,應該怎麽(me) 補救?

  簡單的食用益生菌飲品往往並不太靠譜。因為(wei) 流行的益生菌飲品中的乳酸杆菌等的種類較為(wei) 單一;它們(men) 往往既不是人體(ti) 中的天然菌群,也難以在人體(ti) 腸道中定植。

  稍好一點的方法,是均衡飲食,把體(ti) 內(nei) 的‘友好’微生物喂的飽飽的,而讓‘敵對’的微生物餓肚子。

  比如某些膳食纖維可以充當腸道益生菌生長的底物,被稱為(wei) 益生元。洋蔥、蒜、香蕉、燕麥等中含有較多益生元,可以適當多吃。

  相反,過量的飽和脂肪和食品添加劑如聚山梨酯 80、羧甲基纖維素,會(hui) 滋養(yang) 導致炎症的微生物、抑製抗炎微生物,容易引起腸道炎症,食用時最好克製。

  而少數難治的腸道疾病患者,則需要更烈的猛藥:糞便菌群移植。比如,複發性艱難梭菌感染患者通過手術移植、膠囊吞服的方式,接納健康人捐獻的潔淨糞便,治療有奇效。

  研究者也已開始研發針對潰瘍性結腸炎,帕金森氏病等的糞便移植療法,效果仍有待觀察。

  不過,糞便膠囊未免惡心,對免疫功能低下者也有較高的安全風險。對健康的普通人來說,平時保養(yang) 好自己的腸道菌群,勝過有一天不得不吃別人的翔。


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