來源:大象公會
人體內(nèi)微生物的數(shù)量比人體細(xì)胞總數(shù)還多,它們的基因數(shù)量更是人體的100倍,這些微生物是如何與人體相處的?
文|朱不換
你的身體里有多少微生物?
多到嚇人。
即使不把病毒計算在內(nèi),這些微生物也有大約一百萬億,是人體自身細(xì)胞總數(shù)的 1.3 至 3 倍。也就是說,人體內(nèi)微生物數(shù)量比人體細(xì)胞的數(shù)量要多得多。如果人體內(nèi)搞一場細(xì)胞尺度的大選,細(xì)菌、真菌才是人體內(nèi)的主要人口。
這還只是從個體計數(shù)的角度計算。如果從基因傳承的角度看,那就更加夸張。人類只有兩萬個基因。而根據(jù)對人體腸道菌群的估測,人體中含有約兩百萬個微生物基因,是人類基因數(shù)量的 100 倍。
如果說基因是支配細(xì)胞活動和繁衍的‘法典’,那么當(dāng)翻開人體內(nèi)的基因法典,你會發(fā)現(xiàn)只有前幾頁由人類書寫,后面 99% 的頁面是細(xì)菌、真菌等微生物書寫的。
那么,做人豈不是很可憐?辛苦奔忙,原來只是養(yǎng)活了一身的細(xì)菌?到頭來,連體內(nèi)基因都被微生物給‘綠’了?
人和這些微生物到底是什么關(guān)系?人是微生物的寄生獸嗎?
人和微生物的長期共生
人和體內(nèi)微生物之間是長期共生關(guān)系。
而長期共生的物種之間的利害互動可以分為幾種類型:互惠(利你利我),偏利共生(我借你的光,但你沒什么損失),偏害共生(我傷害了你,但我也沒得到什么),中立(互不影響),寄生(損你利我)和競爭(爭奪資源)。
而在人和體內(nèi)定居的微生物之間,這種關(guān)系一般是對微生物有利的。因為哪里有營養(yǎng),微生物就會去哪里,人體為微生物提供了營養(yǎng)和宜居環(huán)境,相當(dāng)于一片水草豐美的大地。
這樣,人和體內(nèi)微生物的關(guān)系大體可以落入左側(cè)的互惠,偏利共生和寄生三類。
比如,人和腸道短雙歧桿菌的關(guān)系是互惠。人給了短雙歧桿菌營養(yǎng),而短雙歧桿菌可以助人防止便秘,腹瀉和腸易激綜合癥。
?酸菜,酸奶等食物富含短雙歧桿菌
人和表皮葡萄球菌等許多細(xì)菌的關(guān)系是偏利共生。健康人的體表有大量的表皮葡萄球菌,它們從人的體表汲取營養(yǎng)殘余,但人通常也沒什么損失。
?表皮葡萄球菌
人和結(jié)核分歧桿菌的關(guān)系則是病原體寄生,結(jié)核分歧桿菌感染人體后能引起結(jié)核病。
#p#分頁標(biāo)題#e#
?結(jié)核病患者
健康人的身體之所以能容納百萬億計的微生物,是因為大多數(shù)這些微生物都在人體上和平生活,大部分時候沒什么害處,部分微生物還對人體有好處。
不過,人和每種微生物之間的關(guān)系并不是固定的。朋友可以變成敵人,敵人也可以變成朋友。
甚至人體細(xì)胞中源于微生物的古老功臣——線粒體,有時也會造反。
被招安的線粒體
人類的遠(yuǎn)祖最早融合馴化的細(xì)菌,可能是線粒體。20多億年前,一枚古菌吞噬了一枚細(xì)菌,但它并沒有把細(xì)菌消化掉,而是讓細(xì)菌在自己體內(nèi)提供化學(xué)能量,充當(dāng)自己的‘發(fā)電機’。這枚被收編的細(xì)菌,就是如今遍布所有動植物細(xì)胞內(nèi)的線粒體。
研究發(fā)現(xiàn),人體內(nèi)的線粒體與細(xì)菌普氏克立次體的基因和功能高度相似。未被馴化的普氏克立次體是流行性斑疹傷寒的元兇,而馴化了的線粒體卻在人體內(nèi)默默‘發(fā)電’,是人體細(xì)胞瞬時能量的提供者。
不過,線粒體雖然已是人體細(xì)胞的細(xì)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,而人體的免疫系統(tǒng)也依然不把線粒體當(dāng)成‘自己人’。
當(dāng)人體細(xì)胞受傷破裂時候,線粒體片段會闖入血液,遭受人體免疫系統(tǒng)的集體攻擊。如果人體破損細(xì)胞釋放出的線粒體太多,還可能引發(fā)全身性炎癥反應(yīng),有可能危及生命。
人和體內(nèi)許多微生物的關(guān)系,和線粒體的情況相當(dāng)相似?;ハ嘈枰?,但又要互相提防著。
當(dāng)微生物棲息在合適的器官時,能幫助人消化營養(yǎng),促進免疫系統(tǒng)等,但當(dāng)這些微生物外泄到另一些器官時,就可能引起或輕微或嚴(yán)重的疾病。
體內(nèi)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(yǎng)育了不同的菌群。
比如皮膚上的微生物主要有丙酸桿菌、棒狀桿菌和葡萄球菌;腸道中的主導(dǎo)微生物是擬桿菌,陰道中的則是乳酸桿菌,而占據(jù)口腔的主要是鏈球菌。
人體的各個器官按照微生物活躍程度,可以分為幾檔。
微生物最稀少的地方,是子宮和大腦。子宮因為負(fù)擔(dān)孕育胎兒的重任,具有近乎無菌的環(huán)境。因為血腦屏障的保護,大腦也是微生物稀少的器官。
?大腦中的血腦屏障(毛細(xì)血管壁和星形膠質(zhì)細(xì)胞等)保護了精密嬌嫩的大腦免受血液中病原體的感染。
微生物中等活躍的地方,是皮膚,呼吸道等地方,這些地方因為接觸體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(chǎn)體味。
每一個人都有自己獨一無二的體香或體臭。即使基因相同、面容酷似的同卵雙胞胎,各自的體味也互不一樣,因為體味來自皮膚菌群對汗腺、皮脂腺分泌物的作用,而每個人的體表菌群都不相同。
#p#分頁標(biāo)題#e#依靠嗅聞體味,嬰兒可以辨認(rèn)出母親,父母可以辨認(rèn)出親生子女,而戀人會因體味觸發(fā)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,因為它們最頻繁接觸食物中的細(xì)菌,而且相當(dāng)依賴這些微生物來消化營養(yǎng),制衡有害菌群等。
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(yǎng)。它們能生產(chǎn)我們難以自然獲取的維生素,還能分解有毒有害的化學(xué)物質(zhì)。
?人體中的維生素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(fā)育和運行。它們能激活了小鼠體內(nèi)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(huán)境下長大的斑馬魚或小鼠,其腸道無法充分發(fā)育,腸壁容易滲漏,血管更稀疏,細(xì)胞再生能力也差。而喂食它們適量的微生物,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(zhuǎn)移。
對人類來說,基因傳遞總是縱向的,經(jīng)過生育由父母傳給子女,子女傳給孫輩…… 你無法通過共同進食、輸血、接吻獲得另一個人的基因。
而微生物則不同,它們可以頻繁的直接獲得來自其他微生物的基因碎片,整合為自己的一部分。
例如,人類無法消化紫菜,人體腸道細(xì)菌也無法消化紫菜。但部分日本人因為千百年長期食用紫菜,他們腸道內(nèi)的擬桿菌從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,人類腸道因為營養(yǎng)豐富,微生物密集,相當(dāng)于基因交換轉(zhuǎn)移的繁榮集市。與外部環(huán)境中的細(xì)菌相比,人類內(nèi)的細(xì)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,對身體的影響難以估量。
它們甚至?xí)绊懭藗兎盟幬锏寞熜А?/span>
比如最常見的止痛退燒藥對乙酰氨基酚,不同的人服用后的效果不同,這是因為不同的人腸道菌群分布不同,而這會影響藥物成分的吸收效果。
而抗癌藥易普利姆瑪、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎藥物柳氮磺胺吡啶等,都需要腸道微生物輔助才能發(fā)揮作用。
而且,腸道菌群可以產(chǎn)生一系列乙酰膽堿,兒茶酚胺,γ-氨基丁酸,5-羥色胺等神經(jīng)活性物質(zhì),會間接作用于大腦功能,影響人的情緒和心境。
實驗室小鼠在移植了嚴(yán)重抑郁癥患者的糞便后,也會表現(xiàn)出焦慮抑郁。而無菌飼養(yǎng)的的小鼠也更容易比普通小鼠患上焦慮和抑郁。
腸道菌群對人類情緒可能有類似的影響。優(yōu)化腸道菌群,有可能改善焦慮、抑郁的心境。
#p#分頁標(biāo)題#e#那么,怎么才能獲得良性的腸道菌群?
良性菌群從哪里來
人體內(nèi)的微生物群,最初是來自父母。
嬰兒一出生,就會立刻被母親陰道內(nèi)的微生物定植;新生兒體內(nèi)幾乎 3/4 的菌株都可以直接追溯到母親。
接下來幾個月,嬰兒會從父母和周圍環(huán)境中獲得新的菌種。父母通過日常的撫觸、喂食、環(huán)境布置,把自己的菌群也傳給了幼兒。
在一歲至三歲之間,幼兒的腸道就可以演化到和成人相近的狀態(tài)。
那么,已經(jīng)長大的人,如果體內(nèi)微生物群有缺陷,應(yīng)該怎么補救?
簡單的食用益生菌飲品往往并不太靠譜。因為流行的益生菌飲品中的乳酸桿菌等的種類較為單一;它們往往既不是人體中的天然菌群,也難以在人體腸道中定植。
稍好一點的方法,是均衡飲食,把體內(nèi)的‘友好’微生物喂的飽飽的,而讓‘?dāng)硨Α奈⑸镳I肚子。
比如某些膳食纖維可以充當(dāng)腸道益生菌生長的底物,被稱為益生元。洋蔥、蒜、香蕉、燕麥等中含有較多益生元,可以適當(dāng)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,會滋養(yǎng)導(dǎo)致炎癥的微生物、抑制抗炎微生物,容易引起腸道炎癥,食用時最好克制。
而少數(shù)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,復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染患者通過手術(shù)移植、膠囊吞服的方式,接納健康人捐獻的潔凈糞便,治療有奇效。
研究者也已開始研發(fā)針對潰瘍性結(jié)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(fēng)險。對健康的普通人來說,平時保養(yǎng)好自己的腸道菌群,勝過有一天不得不吃別人的翔。