細菌：人體中的黑社會

人身上生活著很多細菌，皮膚表面、呼吸道和腸道內都有，這已不是什么秘密了。如果把人體比作主流社會的話，那么這些細菌就是黑社會，它們大都沒有名字，沒有戶口，沒有編制，終日寄生在人體內一些犄角旮旯的地方，靠“偷竊”為生，稍微管理不嚴就會跑出來惹是生非。

以上就是人們對于人體寄生細菌的傳統認識。但是，當科學家們開始認真研究它們時，卻發現真實情況要復雜得多。首先，人體寄生細菌的數量之多令人咋舌。據估計，人體內的細菌數量是人體細胞總數的10倍，也就是說，每一個人體細胞都要供養10個細菌！想象一下，如果一個國家的黑幫人數竟然比普通老百姓多10倍，那就不能把他們簡單地叫做黑社會了，他們肯定參與了這個國家社會生活的方方面面，甚至可能已經暗地里接管了政府。作為老百姓，我們必須知道這個黑社會究竟干了些什么。

其次，科學家發現大多數人體寄生細菌都是沒辦法人工培養的。熟悉微生物學研究方法的人都知道，一種細菌如果沒法人工培養，就沒辦法擴增，沒辦法克隆，因此也就很難進行研究，這就是為什么人類至今對這個細菌黑社會的情況所知甚少的主要原因。

基因測序技術的進步解決了這個難題。利用新的技術，科學家們不必培養細菌，就能測出樣品中所有感興趣的基因片段的順序，并以此為據，判斷出樣品中所含細菌的種類和特征。2012年，美國華盛頓大學遺傳學家杰弗里·戈登（Jeffrey Gordon）博士和他領導的一個團隊利用了這項新技術，對人體腸道細菌的分布和演化進行了研究。

研究人員把視野擴展到了整個地球，從南美洲委內瑞拉的一個亞馬孫部落，非洲馬拉維的一個土著部落，以及美國的幾個大城市找到了531名身體健康的志愿者，獲得了他們的糞便樣本。這些人年齡不等，生活條件千差萬別。研究人員提取出樣本中所有的DNA，利用新的基因測序法測量了其中含有的16S核糖體RNA的基因序列。這個16SRNA是蛋白質合成過程中必須用到的一種核酸分子，所有細菌里都有它，不同細菌之間的16SRNA順序略有不同，可以用來鑒定細菌的種類。

研究顯示，這三個地方的人雖然生活環境極為不同，但環境微生物入侵人體的過程卻十分相似。簡單來說，新生兒在剛出生的時候腸道內沒有細菌，出生后頭6個月內有幾百種細菌開始在腸道內落戶，此后數量不斷增加，3歲時腸道菌群的數量和分布模式就和成人相差不大了。

一個人在嬰兒期和成人時的腸道菌群種類分布相差很大，但這種變化似乎都是為了滿足人體的需要，仿佛細菌們聽從了人的指揮。比如，葉酸是一種既可以從食物中來，又可以由腸道細菌合成出來的維生素。嬰兒期食物成分單一，只能依靠細菌，因此嬰兒腸道內的細菌含有的葉酸合成酶數量較多。而成人的食物來源豐富，不必依靠細菌合成，因此成人腸道內含有更多的專門利用葉酸的細菌，葉酸合成酶的含量反而較低。與此相反，維生素B12只能通過細菌合成，無法從食物中獲取，而人體對B12的需求量隨著年齡增長而增加，因此腸道中的B12合成酶的數量也隨著年齡的增長而增加。

另一個有趣的發現是，美國人的腸道微生物多樣性比另外兩個國家的人都要低，雖然美國人所吃的食物種類肯定要比后者更多。研究人員猜測，這可能是因為美國人衛生條件較好的緣故，或者是源于抗生素的大量使用。至于說這種多樣性的差異到底對健康有何影響，還有待進一步研究。

戈登教授將研究結果寫成論文，發表在2012年5月9日出版的《自然》（Nature）雜志上。戈登教授表示，這項研究只能算是關于人類腸道菌群基因組分析的初步嘗試，但是僅僅從這個初步的研究結果里，我們已經得到了很多以前不知道的有趣信息，這說明該領域的前景非常光明。事實上，這項研究屬于一個叫做“人類微生物組計劃”（Human Microbiome Project）的一部分，該計劃由美國國立衛生研究院牽頭，利用新的基因測序技術把人體寄生細菌全部檢測出來。目前該計劃已經完成了178個細菌的基因組測序工作，從中找到了超過50萬個新的基因。該計劃的最終目的是至少測量出900個重要寄生細菌的基因組，徹底揭開寄生在人體內的這個細菌黑社會的秘密。

（作者：土摩托）

發表于 2014-01-02 00:00
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