我们与细菌共生共存

林声

我们和我们体内的微生物一起，作为一个整体，共同经营着不断进化演变的人类-微生物集居地。

在人体的许多部位都生活着细菌。我们一出生，细菌就进入了我们体内，它们几乎无孔不入，占据着我们的消化道、呼吸道，生活在我们的牙齿上、皮肤里，它们在我们体内建立起日益复杂的细菌群落“栖息地”，并且像森林那样蔓延开来，当我们长到几岁时，这些细菌群落“栖息地”已经将我们体内的几乎所有“空地”都覆盖了，我们一生都将携带这些细菌一起生活，或多或少，相伴相随，不离不弃。

居住在我们体内的细菌数量十分惊人，尤以肠道中数量最多——超过100万亿个，这个数字大约是人体细胞总数的10倍！然而，这个惊人的事实往往引不起我们的注意——人体细菌尽管数量庞大，但个体十分微小，总重量很轻，几千克而已，而且我们用肉眼是看不到它们的。正因此，人体细菌对人体的作用以及影响很容易被我们所忽视。长期以来，对于少数传染性细菌的破坏性影响的研究显得更为重要和迫切，而科学家对那些“好”的微生物的研究似乎就不那么重视了。

然而，运用各种新的检测手段，现在科学家已经能够对生活在我们身体表面和内部的微生物进行观察检测和分析研究，并且取得了共识：人体内的细菌虽然微小，却是一个个强大的“化学工厂”，能够从根本上影响人体的各项机能。它们在我们体内不是简单地、随机性地择地而居，而是形成了一个个有组织的细菌“社区”，与我们一起进化，并代代传承。那些生活在人体肠道内的数以百万亿计的小小微生物，它们将在几十年时间里与我们人体共生共存。更重要的是，它们将永不懈怠地行使帮助我们消化和防止感染等职能。可以说，它们是长期生活在我们身体里的“嘉宾”。

现在，医疗微生物学和环境微生物学之间的界限正日趋模糊。科学家认识到，人体就是这些微生物群落的生存环境，它们被迫适应了我们的饮食习惯和生活方式；反过来也成为我们生存环境的一部分，我们的身体也在适应它们。

此外，随着人类和微生物之间深刻的相互关系日趋明显，宿主和寄生生物体之间的区别和界限也显得越来越不那么重要了。2011年6月，在美国波士顿召开的第108届微生物学大会上，微生物学家玛格丽特·麦克福尔·尼盖指出：人类与微生物共生的研究是一门新兴科学，其重大意义在于，人类不是一个个独立的个体，而是由各种有机体构成的生态群落。也就是说，我们的身体并不只是为其他生物体提供了一个可以共生的栖息地，我们也和其他生物体一起，组成一个整体，共同经营着一个不断进化演变的人类-微生物集居地。

我们的身体不断地与体内共生的微生物进行着沟通，健康或疾病或许正是我们和微生物之间的复杂关系变化的结果。

人类基因组的30亿碱基对序列图谱在2000年成功绘制后，被誉为“人类生命的蓝图”。然而，不过十年的时间，大多数科学家现在不得不承认，在我们的基因组里，只有一部分是真正属于我们自己的。过去，研究人员发现了多种表观遗传现象（如胚胎发育、基因沉默等）对遗传物质的最终表达所起的作用。而如今，在这些影响因素中，还应该加上小小的人体微生物。

科学家现在已经无法忽略人体微生物在人类基因库中所起的作用，有科学家甚至将人体称为“超有机体”。所谓“超有机体”，指一群相互依赖并以共同行为构成一个单位的有机体, 如像群居的昆虫，其复杂程度远远超出单一的基因编码。“超有机体”理论与传统的人体理论有着很大的不同。举例来说，在生理机能上，某些人体功能被看作是共生伙伴之间协调的结果，而疾病则被看作是沟通失败的结果。

最近有证据表明，人体的肥胖可能与人体消化道微生物有关——消化道微生物不只是直接帮助处理食物，还对能量最终是否以脂肪形式储存在体内产生影响。科学家发现，在实验小鼠的消化系统中，体瘦小鼠和体胖小鼠体内的各种微生物的比例是不同的，体胖小鼠体内的某些微生物似乎更擅长于从食物中获取能量，如果将这类微生物转移到体瘦小鼠体内，它们的体重就会很快增加。类似的模式在人体研究也发现了。一项最新研究结果显示，胖瘦不同的双胞胎兄弟，其体内的细菌群落明显不同。

人们越来越清楚地认识到，我们的身体在不断地与体内的微生物进行着沟通，健康或疾病可能正是我们和我们的共生微生物之间的复杂关系变化的结果。科学家曾猜测，动物体与其共生细菌之间通过分子“语言”进行沟通。而现在，有科学家进一步指出，我们与有害或有益细菌之间的互动关系如何，不在于使用的沟通“语言”不同，而在于“语气”不同——是争论的“语气”，还是友好交谈的“语气”。细菌产生的一些被称为“致病因素”或“毒素”的产物不一定就是进攻信号，它们有可能只是微生物和宿主之间“对话”的一部分。

微生物研究的发展

对人体微生物群落的研究始于1683年。当时，荷兰博物学家、显微镜发明者安东尼·范列文虎克在写给英国皇家学会的一封信中说，他在显微镜下观察自己的牙菌斑时，看到了许多活动着的微生物。但是，在接下来的三个世纪里，对人体微生物群落的研究兴趣主要限于如何将细菌从其天然生存环境中移出来，在实验室的培养皿中进行培养。这或许是当时唯一的观察和了解细菌的方法，但却极大地限制了科学家对细菌真实生活的了解，因为他们了解到的只是培养皿中的微生物，而忽略了在真实生存环境中微生物与宿主之间产生的高度复杂和多样化的共生形式。这种研究方法就好比是将人困在斗室里进行研究，而忽略了人的自然生存环境——城市和社会。

直到基因测序技术问世之后，情况才有所改变。研究人员获得了对大量基因迅速测序的能力，可以从提取的环境样本中，对成千上万的基因片段进行测序，从中直接获取关于微生物的信息，而无需将它们与环境隔离开来。这类研究显示，微生物世界之大，完全超乎人们的想象。

如今，环境微生物学家使用新的研究手段，开始涉足于一些之前未曾涉足的领域——生命可能存在的一些极端之地（如酸性湖泊、深海热液口、冻土地带等），以及人类和其他生物体共生的环境生态（从后臼齿、鼻腔到肠道……）。随着这些研究项目的推出，医学研究和环境微生物学领域已经渐渐开始融合。

或许有一天，一个人的体内微生物生态会成为他（她）的天然识别标签。正如有科学家所说：它“是你的身份和身世的签名”。

人体微生物研究具有一些特别的意义——在我们服用抗生素后，胃部的不适是否是体内一场内战开始的信号？我们往牲畜饲料中加入了大量的抗生素，它们最终去了哪里？这些抗生素是否会破坏微妙的生态平衡？在整个进化史上，我们都与微生物生活在一起，而且使用了大量的会杀死这些微生物的化学物质，这是否会改变我们与它们长期形成的共同进化关系？……

1683年，荷兰博物学家、显微镜发明者安东尼·范列文虎克在显微镜下观察自己的牙菌斑时，发现了微生物。当代微生物学家的任务之一，就是区分哪些微生物是与我们共同进化的，哪些只是我们身体中的匆匆“过客”。然而，人体微生物的种类之多令人惊讶，而且因人而异。不同的人体以及人体的不同部位，为细菌提供了一个个多样化的栖息地，比如营养丰富的人体肠道是相对稳定的细菌“社区”，而生存环境较为严酷的皮肤则是细菌们匆匆来去的“流动社区”。而且，与罕有流动的深海栖息环境不同的是，人体微生物群落还会不断受到外部环境微生物的影响，比如肠道微生物会与随同食物一起进来的其他微生物产生交集，这些新来者代表着巨大而不可预知的因素。如此看来，微生物是一种不断变化的动态生命形式，科学家很难对他们所看到的微生物进行分类，发现并界定人类微生物的种类是一项异常艰难的工作。

不过，在人体微生物的个性化因素使人类与微生物关系的研究变得相当复杂的同时，也给我们带来了极大的机遇。在未来，医生或许可以根据每个人体内特定的微生物生态环境来制定出有针对性的治疗方案。届时，人体的微生物生态就如一份份遗传基因档案，成为每个人的天然识别标签。正如有科学家所说：它“是你的身份和身世的签名” 。

细菌往往被认为是简单低级的生命体，除了其传染性外，我们很少去重视它们的存在。现在，科学家指出，微生物以不同寻常的机制，在进化之路上取得了很大的成功，微生物群落中充满了为群体利益而自甘牺牲的例子，一些细胞的存在仅仅只是为其他细胞提供结构支撑或保护。这种“命运的相互交织”值得人类借鉴和考虑，人类是否应该向它们学习，更注重人类社会的整体发展，而不是只热衷于个人的身份地位和事业成功？

以硫化氢为食的深海微生物

科学家于1977年首次发现了生活在深海热液口附近的生机勃勃的生命形式，包括生活在高温并弥漫着硫化氢气体环境中的巨大管状蠕虫。科学家无法解释这些在极端条件下生存的生命形式。过去，所有的生命都被认为只能依靠来自太阳的能量才能生存下去。那么，在远离任何光线的海底栖息地，管状蠕虫等生物是如何生存的呢？科学家发现，在管状蠕虫的体内，共生着一些以硫化氢为食的微生物，它们将硫化氢这种“毒药”变为其他生命形式可以接受的能量。这一发现表明，所有的生命形式都离不开微生物，无论是在深海底，还是在人体肠道内。我们曾经忽略了我们身体内那些微不足道的成员，现在是该抛弃这种一叶障目偏见的时候了。