紫菜只愛日本胃?

覃言

法國科學(xué)家們?cè)谘芯亢Ｑ笪⑸锶绾蜗Ｔ鍟r(shí),意外得到了一個(gè)令人大吃一驚的關(guān)于日本人的結(jié)果……

俗話說“一方水土養(yǎng)一方人”,不同地方的人們有不同的飲食習(xí)慣,比如壽司,眾所周知,這是日本人的最愛,而歐美人卻可能對(duì)此“感冒”。一直以來,我們都認(rèn)為這只不過是一種口味上的喜好,但科學(xué)家的最新研究發(fā)現(xiàn),某一特定的人群可能只能從某一特定的飲食中攝入能量。也就是說,只有日本人才能消化包壽司的紫菜,并獲取能量,而北美人就沒有這種能力。這一令人吃驚的實(shí)驗(yàn)結(jié)果或許可以表述為:日本人的胃天生就是為壽司而生的。相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表于著名的《自然》雜志。

意外的發(fā)現(xiàn)

來自法國布列塔尼沿岸的羅斯寇夫生物研究所的化學(xué)家Mirjam Czjzek及其同事,一開始只是在研究海洋微生物如何消化海藻,他們對(duì)一種以海藻為食的海洋細(xì)菌非常感興趣,并發(fā)現(xiàn)它能產(chǎn)生一種酶來分解海苔——也就是我們平常用來制成紫菜皮卷壽司的材料。要知道,海藻細(xì)胞壁的成分不同于陸生植物,構(gòu)成海藻的多聚糖含有成串的硫分子,需要特殊的酶才能將它們分解。就如同一把鑰匙開一把鎖,一種特定的酶只能分解特定結(jié)構(gòu)的多聚糖。

科學(xué)家們找到了他們關(guān)注的酶,為了進(jìn)一步確定這種酶的種類和作用,科學(xué)家分析了編碼酶的基因,然后使用名為BLAST的計(jì)算方法掃描基因數(shù)據(jù)庫,開始在公共數(shù)據(jù)庫中大量比對(duì)篩選這些基因,希望找到這些基因還有可能潛伏在哪里,究竟有多少其他細(xì)菌擁有相同基因,這樣也就能找到究竟還有哪些細(xì)菌有可能產(chǎn)生這種酶來消化海藻。

這一常規(guī)操作的結(jié)果使科學(xué)家們大吃一驚——

意料之中的是,研究人員在幾乎所有生活于海洋的細(xì)菌中都發(fā)現(xiàn)了這種基因;而幾乎所有的陸地生物都不攜帶這種酶的遺傳基因。這非常好理解,因?yàn)楹Ｑ蠹?xì)菌主要以海苔等海藻為食,而陸地生物并不需要消化海藻。但是,陸生生物中卻有一個(gè)例外,而且這個(gè)例外竟然來自于人類的腸道樣本。也就是說,這種酶并不局限于海洋生物中存在,它們還存在于人體腸內(nèi)的細(xì)菌中——一種叫做Bacteroidesplebeius的細(xì)菌,它們被發(fā)現(xiàn)存在于日本人體內(nèi)。

這一結(jié)果讓科學(xué)家們十分興奮,為了進(jìn)一步確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并搞清這些酶是否僅僅為日本人所特有,研究小組將13個(gè)日本人與18個(gè)北美人的微生物基因組進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果是13個(gè)日本人中有5人帶有這種腸道細(xì)菌酶,而18個(gè)北美人中連1個(gè)也沒有。

發(fā)生在4萬年前……

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果聽起來非常有意思,酶-海洋細(xì)菌-日本人-紫菜,當(dāng)這些關(guān)鍵詞被串聯(lián)起來,有些東西變得清晰起來。雖然這種酶在人體內(nèi)存在的比例僅為5/13,看起來很低,但科學(xué)家目前只是在日本人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這種酶,北美人卻沒有?？茖W(xué)家們立即意識(shí)到4萬年前發(fā)生了什么事,讓我們一起來還原一下——

很久以前,剛剛抵達(dá)日本列島的人們,與其他大洲的人們并沒什么不同,只吃高等植物,Bacteroides plebeius也像生活在人體腸道內(nèi)的其他微生物一樣,已經(jīng)擁有自己的基因序列,可以產(chǎn)生很多不同的消化酶來分解不同的食物,其中一些酶能夠分解人自身的酶無法消化的食物,從而讓人們得到更多的熱量和營養(yǎng)。那個(gè)時(shí)候,這些腸道細(xì)菌產(chǎn)生的酶中還不包括可以消化海苔的酶,因?yàn)橄ＬΣ⒉槐匾?。但?萬年前時(shí),島上的海苔成了飲食的一部分——或許是因?yàn)樽匀粸?zāi)害糧食減產(chǎn),或許是因?yàn)槿硕嗟厣?或許僅僅就是為了嘗鮮,總之,人們開始吃紫菜之類的海苔。當(dāng)然,那時(shí)的衛(wèi)生水平還達(dá)不到無菌消毒,于是,日本人吃紫菜時(shí)也不可避免地吃進(jìn)了紫菜上的海洋微生物。紫菜里的多糖營養(yǎng)基慢慢對(duì)于腸道細(xì)菌產(chǎn)生了吸引力,為了消化這些多糖,腸道細(xì)菌和紫菜上的海洋微生物進(jìn)行了一筆“交易”,海洋微生物把自己一部分酶基因給了腸子里的微生物,而腸道細(xì)菌從此也就攜帶了這種能分解海藻類的遺傳基因,并具備了消化紫菜獲取能量的能力。如此看來這是一場(chǎng)對(duì)人類和微生物都很劃算的非常公平的交易。但由于北美人當(dāng)時(shí)沒有選擇紫菜作為自己飲食必需的一部分,當(dāng)然海洋細(xì)菌也不會(huì)來“無私饋贈(zèng)”。經(jīng)過長(zhǎng)年累月的進(jìn)化積累,成就了今天的狀況。

科學(xué)家們相信,當(dāng)日本人開始吃魚、蝦和貝類等其他食物時(shí),來自海洋的細(xì)菌也會(huì)不請(qǐng)自來,同時(shí)也會(huì)與腸道細(xì)菌交換遺傳基因片段。這些細(xì)菌在以后很長(zhǎng)的時(shí)間中,通過多種方式逐漸成為了人類身體的一部分,幫助我們消化食物,攝入能量,發(fā)揮巨大的作用。

第二基因組

說到腸道微生物,那真是勞苦功高。人體內(nèi)含有數(shù)以兆計(jì)的微生物,總重量大約有1.5千克,一般認(rèn)為其總數(shù)至少是人體總細(xì)胞數(shù)的10倍。這些細(xì)菌大部分寄生在人的腸道中,據(jù)估計(jì),在腸道內(nèi)大約存在1000種到1150種細(xì)菌,擁有330多萬個(gè)基因,而人類只擁有2.3萬多個(gè)基因,實(shí)在是相形見絀。在已發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌基因中,研究人員只對(duì)其不足30%有過系統(tǒng)研究,另有40%基因雖然來自于已知細(xì)菌,但未經(jīng)過仔細(xì)研究,還有至少25%的基因研究人員從未見過。這一巨大的寶庫被稱為我們的第二基因組。

腸道微生物作用重大,其中之一就是提供人類基因組中所缺的消化酶。腸道微生物幫助人們消化糖分、生成氨基酸和維生素以及將食物中復(fù)雜的化合物轉(zhuǎn)化為人體所需物質(zhì)。比如,來自陸地植物的多糖,它在整個(gè)進(jìn)化過程中一直是人類飲食構(gòu)成的主要部分,而它就是在腸道中被類桿菌所具有的高度特異性的多糖水解酶分解的。

基因能夠在不同的細(xì)菌當(dāng)中穿梭交換,幫助彼此相互產(chǎn)生耐藥性,也就是人們所說的橫向基因轉(zhuǎn)移?？茖W(xué)家曾假設(shè)過消化道細(xì)菌能從其他微生物中攫取基因,但一直還沒有特別顯著的實(shí)驗(yàn)例證,而此次的發(fā)現(xiàn)可以被認(rèn)為是第一次得到了明證——腸胃細(xì)菌從食物中獲取新的基因,并成功將其轉(zhuǎn)化為自身基因,從而幫助我們從食物當(dāng)中提取更多的能量。

這既是細(xì)菌為了適應(yīng)環(huán)境而進(jìn)行的一種進(jìn)化策略,同時(shí),也是人類文化比如不同地域的飲食文化影響消化道細(xì)菌的一個(gè)例證。我們也可以假設(shè),在人類歷史上,這種消化系統(tǒng)進(jìn)化過程,也就是吃進(jìn)的細(xì)菌可能已經(jīng)無數(shù)次地為腸道中微生物提供很有價(jià)值的實(shí)用基因資源,以幫助我們?nèi)祟愡m應(yīng)新的環(huán)境和新的食物。

不可復(fù)制的案例

這么看來,我們愛吃什么絕不僅僅只是個(gè)人飲食習(xí)慣和口味差異所決定的,而是有著更深層次的因素,或者說是更久遠(yuǎn)的因素。

不過,今天,如果北美人希望通過吃壽司,讓自己肚子里的細(xì)菌也進(jìn)化成“超級(jí)紫菜菌”,看起來似乎希望不大。因?yàn)榛蜣D(zhuǎn)移畢竟是小概率事件。日本人之所以擁有“超級(jí)紫菜菌”,是因?yàn)槿毡救霜?dú)特的飲食文化,一直以來大量食用海藻從客觀上迫使腸道細(xì)菌有選擇的壓力,不得不保留消化海藻的基因;而并不熱衷吃紫菜的北美人,他們胃中的微生物已經(jīng)習(xí)慣了西方飲食結(jié)構(gòu),它們已安于現(xiàn)狀,沒有必要再去消化海藻多糖,也就無需費(fèi)力得到那些基因并保留它們了。

而且,最為關(guān)鍵的是,現(xiàn)在即使猛吃壽司,也沒有任何可能再次獲得海洋細(xì)菌的“無私饋贈(zèng)”了,因?yàn)榘鼔鬯镜淖喜艘讶拷?jīng)過了消毒滅菌處理,上面幾乎沒有任何微生物存在,當(dāng)然也就談不上獲取新的基因了。以此類推,我們可以想象,食物中的其他細(xì)菌都逃不過相同命運(yùn),也就是說,無菌食品帶給我們的,或許是將一座至關(guān)重要的基因庫的大門永久關(guān)閉。無疑,這將對(duì)調(diào)節(jié)我們的健康與疾病產(chǎn)生一定影響。□□