细菌，你最好的朋友

2022-03-12 08:09:44 | 浏览次数：

翻开这篇文章时，你可能正靠在候机椅上、倚在床头，或是坐在马桶上……也许你觉得自己是一个人，但你并不寂寞：此时此刻，数百万亿的细菌正在你的皮肤、口腔和肠道等地方喧闹地工作着，它们跟你分享着同一个身体，并像基因一样决定着你的健康、体形，甚至脾气。

这些微生物的数目是人体细胞的十倍，也就是说，如果要完整地将你携带的基因信息描绘出来的话，你自身所占的比重还不到百分之十。而细菌们对你健康的影响，可能比你从父母身上遗传的基因所起的作用还大。

“我们体内的任何菌群失调，或是‘错误’微生物的入侵，都可能是肥胖、心脏疾病和其他疾病的源头。”美国斯坦福大学的微生物学家索农伯格（Justin Sonnenburg）解释：“比如，如今治疗某些炎症性肠病会用到‘粪菌移植（Fecal transplants）’法：将健康人粪便中的功能菌群移植到患者肠道中，通过重建肠道菌群来治愈这种疾病。”

这可能听起来有点重口味，但它却代表着医学和生物学界的一个研究趋势：将人体看做一团庞大的超级有机体，从微观上去研究它所有成员（包括细菌和人体细胞）的相互关系和运作模式。

美国科罗拉多大学的奈特（Rob Knight）副教授正是这领域中的一颗新星。这位36岁的瘦削小伙子在细菌基因测序上有着杰出的表现，他的实验室每天都会收到来自世界各地的微生物样本。他甚至把自己和家人也当成了样本之一：奈特每天都对自己进行微生物取样检测，他太太阿曼达的包里总是带着取样药签，他们一岁半的女儿也贡献出了大量的尿片……

这些五花八门的微生物样本，都是为一项名为“美国肠道计划”的科研项目收集的。就像“人类基因组”所做的事情一样，微生物学家试图通过基因测序法，分析描绘出全世界各种人群所携带的细菌特性。任何想参与的人，只要填写一份详细的个人信息问卷（包括居住地、饮食习惯和去过的国家等），将自己的皮肤、口腔和排泄物样品打包一份寄出，花上最低99美元，就可以知道分享自己身体的微生物都有谁了。

细菌家族，三岁定终身

奈特和家人的检测结果，已经变成了一系列的数据和报告。“从中我们可以看出，一个家庭里每人的微生物群是如何相互影响的。就连我们的狗也通过舔和蹭，为大家的皮肤贡献了特殊菌群。”

大量尿片则揭露了，刚从子宫里出来的婴儿，纯净如白纸的肠道内会迅速繁衍出特有的婴儿菌群。在它断奶和吃固体辅食后，菌群的多样性进一步提升，到了三岁时，菌群已经跟父母体内的很接近了。“你携带的菌群大概在三岁就会固定下来，它们大多来源于父母，以及你生长的环境。这些细菌会牢牢地霸占每一寸地盘，警惕地击退任何外来入侵者。但这并不代表菌群永远不会改变。”奈特解释，“长时间的饮食结构调整，或是抗生素的一次大扫荡，都能让菌群成员和结构产生变化，让新的菌种有机可乘。”

对于婴儿体内菌群的研究，也揭开了一些别的谜底。比如，多年以来，营养学家一直对一件事迷惑不已：母乳里含有的一种叫低聚糖的物质，但人体本身并没有能消化它们的酶。那么，它的存在到底有什么意义呢？

“这些无法被婴儿分解吸收的低聚糖，实际上是留给肠道内的双歧杆菌消化的。这些细菌能帮助婴儿维持上皮细胞的完整性，从而减少感染或发炎的几率。”美国加州大学的食品学家哲曼（Bruce German）解释，“这也说明了大自然对母乳的设计初衷：它不仅仅是婴儿的食品，也要为婴儿体内的细菌留下足够养分。”

总的来说，是否喂养母乳，通过什么方式出生，成长的环境等因素，都大大影响着婴儿体内菌群的特性。奈特曾经做过一个实验：采集9位女性和她们10个新生儿（其中4个通过阴道分娩，另外6个剖腹产出，包括一对双胞胎）的体表、体内微生物，提取DNA进行高通量测序。分析结果表明，顺产宝宝的菌群和母亲的阴道菌群非常接近，而剖腹产宝宝的则和母亲的皮肤菌群大量重叠。这也可能说明了，为什么剖腹产宝宝在某些方面的抵抗力会不如顺产宝宝。

“我女儿就是剖腹产生的，我很担心由此带来的缺失，所以用沾了她母亲的阴道分泌物的药棉擦拭过她的皮肤，希望能移植一些阴道菌群上去。”奈特说，这在波多黎各的医院已经是一种常规做法了。

喝凉水都长肉？

奈特曾看过许多研究，知道这些从小占据我们身体的菌群，会影响人体的免疫系统、新陈代谢、对某些药物的吸收、胃痛的频率，甚至是我们的脾气。“一些科学家曾经从大大咧咧、极具冒险精神的小鼠上提取肠道细菌，把它们移植到焦虑和胆小的同伴体内，结果后者明显变得大胆起来。”

还有一些更切身的问题：同样吃一顿地沟油火锅，为什么有人会拉肚子，有的人啥事没有？年龄体格和生活环境类似的两人，为什么一个天天汉堡薯条都不胖，另一个喝凉水都长肉？

华盛顿大学的博士后史密斯（Michelle Smith）在2011年3月的国际人体肠道菌群会议曾介绍过自己的研究：“非洲的马拉维共和国，有成千上万的儿童患上恶性营养不良：他们骨瘦如柴，腹部却高高鼓起，而且非常容易疲惫和感染疾病，其中15%的人会直接死于这种疾病。但令我们不解的是，就算面对同样的饮食和卫生状况，也不是每个儿童都会得病。我们追踪调查了317对双胞胎，用三年的时间观察他们的生活状况，发现同时患上营养不良的双胞胎只占7%。在50%的情况下，两人中只有一个患上这种疾病。”

史密斯的团队将这些儿童的肠道菌群样本送到了华盛顿大学杰弗瑞·戈登的实验室。戈登将这些肠道细菌移植到专门培育的“无菌老鼠”体内，在前三周给它们喂马拉维儿童常吃的食物（90%玉米粉，10%蔬菜，以及水），中间两周则喂它们一些速效食物（如高热量的花生酱食品，经常用来治疗儿童的影响不良），最后两周再恢复马拉维食谱。

研究结果充分说明了问题：“跟移植了健康兄弟或姐妹的菌群的老鼠相比，得到营养不良儿童的菌群的老鼠，吃马拉维食物时丢失的体重更多，吃高热食品时则恢复了更多的体重。其中一种解释就是：后一种菌群从营养匮乏的食物中摄取养分的能力比较弱，而且它们更不稳定，只要食谱变化就会产生变化。”

早在这项研究前，戈登就已经发现，肠道细菌会决定人体从食物中吸收铁、锌、维生素等物质的能力，也跟人体是否容易肥胖有密切关系。2004年，戈登在《自然》期刊上曾发表这样一篇报告：他们提取了12名超重的志愿者的肠道菌群，用基因测序法一一分类，并将结果与五名苗条志愿者提供的样本做比较。所有志愿者的样本菌群大致归为两类：Firmicutes厚壁菌门和 Bacteroidetes拟杆菌门。但在超重志愿者的菌群里，厚壁菌门类比苗条者多出了20%，拟杆菌门类的数目则少了约90%。

此后，超重的志愿者用了一年时间采用低脂或低碳水化合物食谱，平均减轻了25%的体重。再次检测菌群时，他们体内的厚壁菌门细菌数量减少了，拟杆菌门则提升了，尽管两者的数目还是没有达到苗条者的水平。

不过，超重和细菌种类的增减，到底谁是因，谁是果呢？他们又做了另一项实验：从肥胖老鼠和苗条老鼠身上分别提取菌群，移植到无菌老鼠体内。用同样的食物喂了两星期后，移植了肥胖老鼠菌种的老鼠，积累的脂肪量是另一种老鼠的两倍。“另一些实验还发现，通过基因改造变胖的老鼠，大肠内的厚壁菌类更多，而且肠道菌群更容易分解食物中的难消化纤维，因而大大增加了从食物中吸取的热量。”戈登补充。

那么，人们是不是应该警惕点，免得从肥胖朋友身上感染上这种“肥胖细菌”？研究者对此只是一笑而过：“别担心，这些菌群没有那么容易人传人。”但这种现象确实有点费解：为什么人类进化了这么长时间，还要依靠这些小东西来辅助营养的吸收？难道人体系统还学不会它们的功能吗？

在加州大学的生化学家费驰巴赫（Michael Fischbach）看来，这正是物种进化的聪明之处：“微生物进化的速度比人类快多了，它们甚至每20分钟就能培养出新一代物种。因此，细菌对环境变化的适应也非常快，当一种新食物，或者一种有威胁性的东西入侵时，它们能迅速决定接受它或者扼杀它。这样，人类就不用费神去适应这些变化了。”

他最近看的一份研究报告便是个例子：一种常见的肠道细菌在日本人体内产生了变异，它们从海洋细菌上获取了一种基因，由此帮助人体更好地消化海藻类食品，这种变异在西方人身上是从来没有发现过的。

菌群退化

但是，许多微生物学家都在担心一个问题：在西方发达国家，随着人类某些机能的退化，许多菌群也在退化甚至灭绝。纽约大学的微生物学家多明戈贝罗（María Gloria Dominguez-Bello）出生于委内瑞拉，在美国生活多年后，她决定重返亚马逊河一带，找到从没接触过西方药物和外来人种的土著人，提取他们体内的细菌样品，看看抗生素、精加工食品等“文明产物”出现前的人体菌群到底是怎样的。

“从当地人的样本中，我们发现了非常明显的菌群生物多样性，有一些菌种是我们从没测序过的。另外，当地人体内所含的普雷沃菌（prevotella）水平也比西方人高得多。”她相信，当地人很少患上过敏、哮喘、心血管病和II型糖尿病等，可能正和这有关。

另一种比较常见，但在西方人体内却近乎绝迹的细菌是幽门螺旋杆菌（Helicobacter pylori）。它生活在胃里，被认为是消化性胃溃疡、胃癌和淋巴癌的罪魁祸首，在1994年被世卫组织定性为I类致癌原。但就是这么个臭名昭著的病菌，却也是人类不可缺失的。

多明戈贝罗的丈夫布雷瑟（Martin Blaser）同样是纽约大学的微生物学家，自1980年代就开始研究幽门螺旋杆菌了。他说这种细菌的存在有重要意义。“这是一种很矛盾的病菌。一方面，它会导致多种疾病，但另一方面，它又调节着人体的胃酸，因为它们希望通过这种方法，让竞争者无法在胃里生存。”缺失幽门螺旋杆菌的人，经常会有烧心、胃酸倒流的现象。如果不治疗的话，这往往会发展为巴雷特食管症（Barrett’s esophagus，指食管下端有不正常的柱状上皮覆盖），最终导致食道癌（近年来在欧美发达国家日益常见的一种癌症。）

此外，幽门螺旋杆菌跟免疫系统的关系也很密切，会平缓一些发炎和感染现象。这当然是为了它自己好，因为它更喜欢平静的生存环境，但对人体来说，直接益处就是哮喘、过敏等症状大大降低了。

布雷瑟的实验室还发现，幽门螺旋杆菌会调节一种叫“ghrelin”的荷尔蒙的分泌。这是一种脑肠肽，能影响人的食欲和血糖值，抑制胰岛素分泌。“当我们的胃空空如也时，‘ghrelin’就会分泌出来，向大脑发出进食的指令。当胃撑饱时，‘ghrelin’就不再产生，你也不饿了。”布雷瑟解释，“但是，如果胃里没有幽门螺旋杆菌的话，指示‘ghrelin’分泌和停止的指令可能会受影响，这往往会导致人体超重。”

即使是这样，那幽门螺旋杆菌导致的种种癌症该怎么解释？在布雷瑟看来，那往往发生在人的中老年，也许对细菌们来说，已经是时候让这批年老体衰的人去见马克思了。“我目前的建议是，让幼童接收幽门螺旋杆菌，享受它们在你青壮年之前带来的好处，等到了40岁后，再用抗生素把它们统统消灭掉，免除后患。”

矫枉过正

尽管使用抗生素是他提出的解决办法，但布雷瑟对于这种东西有很深的顾虑。“其实，农民们早在60年前就开始用抗生素做实验了。他们给饲养的动物喂了小剂量抗生素后，发现它们的体重有明显提升，这已经成了一种窍门。”虽然科学家还不能明确解释其中的原理，但布雷瑟认为，是这些药物促使细菌更疯狂地吸收热量。“遗憾的是，我们的孩子也是这样喂大的：肉类、牛奶和地表水里都已经发现了抗生素的痕迹。我们统计过，西方的孩子在18岁前，平均会吸收10至20种抗生素。”

此外，还有超市便利店随处可见的抗菌产品：洗手液、消毒湿巾、免洗酒精消毒胶……“大家都相信，注意个人卫生是有益健康的。但是，这些产品对我们体内的菌群有好处吗？”

斯坦福大学的学者雷曼（David A. Relman）曾在2010年发表过一篇研究：他和同事对三位实验对象进行了长达10个月的观察。在这期间，实验对象分两次服用过抗生素环丙氟沙星。样本分析显示，抗生素在服下的三四天内已经产生了强大威力，使肠道菌群多样性急剧下滑。尽管在停药一周后，肠道菌群开始恢复并趋于稳定，但它们的构成跟服抗生素前已经不一样了（具体变化每人都不相同）。尽管研究者没法定论，这种现象到底是好是坏，但肠道菌群的稳定性被抗生素多次破坏的话，对健康肯定是有影响的。

现代的饮食习惯同样也影响着菌群。匹兹堡大学的肠胃病学家欧齐弗（Stephen O’Keefe）认为：“西方饮食的最大问题是，这些精加工处理的食物，往往到了上消化道就被吸收掉，没有留给下消化道足够的养分。而膳食纤维、难消化淀粉等在大肠内部的缓慢发酵才是维持健康的关键，因为发酵的副产品是肠道细菌最喜欢的食物。”

比利时天主教鲁汶大学的卡尼（Patrice Cani）就在2007年发表过一篇相关的报告：给小鼠喂了四星期的高脂肪垃圾食品后，小鼠的肠道菌群跟吃了垃圾食品的人类一样，产生了极大变化。有害细菌的数目增加了，肠道黏膜的屏障功能则大大下降，让毒素可以轻易溜进血管里。“这些毒素引发了轻度炎症，随即影响到新陈代谢，同时伴随着肥胖超重和肝脏抗胰岛素性的产生。”卡尼补充，“至少在老鼠身上是这样的。”