與人類一同演化的腸道細(xì)菌

李備

陪伴我們千萬年的“伙伴”

人類體內(nèi)的腸道細(xì)菌數(shù)量繁多，多達(dá)數(shù)以萬億計(jì)?？梢哉f我們身上有多少細(xì)胞，就有多少腸道細(xì)菌。這些細(xì)菌中，有些來自食物和外部環(huán)境，這些僅是腸道中的過客而已，而另一些就是自遠(yuǎn)古就陪伴我們的“老相識”。

科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，這幾種老相識的腸道細(xì)菌與我們相識的歷史可追溯至非洲古猿時(shí)期。在距今約1000萬年前，非洲古猿分成了兩支。一支繁衍發(fā)展成為大猩猩，另一支的一部分發(fā)展成為人類，余下部分發(fā)展為黑猩猩和倭黑猩猩。

這些細(xì)菌的祖先就生活在非洲古猿的腸道里，并且隨非洲古猿的分化而分化。從某種程度上說，它們與我們共同演化至今，我們?nèi)祟惖难莼?，同時(shí)也是腸道細(xì)菌的演化史。

同樣，借猿類的腸道細(xì)菌，也可以對猿類的演化史一探究竟。2010年，科學(xué)家第一次為猿類的腸道細(xì)菌繪制家譜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們與各自“寄主”同時(shí)繁衍、演化。比如，非洲黑猩猩三個(gè)亞種彼此之間的腸道細(xì)菌非常相似，其相似度高于它們與倭黑猩猩腸道細(xì)菌的相似度。

就這樣，隨著人類發(fā)展繁衍，腸道細(xì)菌也在不斷發(fā)展繁衍。雖然肉眼看不到，但它們就在那里，千萬年來始終陪伴著我們。

對人類必不可少的陪伴

從某種程度上說，腸道細(xì)菌對人類的陪伴，就是一種生物間的共生關(guān)系。共生是自然界非常普遍的現(xiàn)象，很多動物和微生物都是共生關(guān)系。例如蚜蟲和它們身上攜帶的一種布赫納氏菌，這種細(xì)菌為蚜蟲提供一種必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，而蚜蟲自身在食物里卻攝取不到這些營養(yǎng)。同樣，蚜蟲為布赫納氏菌提供布赫納氏菌自己不能生產(chǎn)的營養(yǎng)物質(zhì)，以維持該菌的生存。蚜蟲與布赫納氏菌的共生歷史非常悠久，早在2.5～2億年前就已存在，那時(shí)恐龍才剛剛出現(xiàn)。從那時(shí)至今，蚜蟲和布赫納氏菌就相互陪伴，完美共生直到今天。

另外，布赫納氏菌只生活在蚜蟲體內(nèi)，其他地方?jīng)]有，并且它們隨著繁殖，從蚜蟲母體擴(kuò)散至蟲卵內(nèi)，再擴(kuò)散至幼蟲體內(nèi)，一代代延續(xù)著這種共生。這就是互利共生關(guān)系，腸道細(xì)菌與人類也是如此，但是與蚜蟲和布赫納氏菌相比，人類與腸道細(xì)菌的關(guān)系卻略有不同。

人類腸道細(xì)菌，有些能參與糖類和蛋白質(zhì)的代謝，促進(jìn)鐵、鋅等礦物元素的吸收；有些能合成多種維生素，如維生素B1、B2等B族維生素，還能利用蛋白質(zhì)殘?jiān)铣啥喾N氨基酸，如天冬門氨酸、苯丙氨酸等；有些能吸引水分，促進(jìn)糞便排出；有些能提高身體的免疫機(jī)能，抑制病原菌在腸內(nèi)繁殖。腸道細(xì)菌對人類的生命和健康起著重要作用，它們對人類有重要的生存意義。我們需要腸道細(xì)菌。

然而腸道細(xì)菌可以不需要人類。它們在人類腸道里分解食物，確實(shí)得到了維持自己生命所需的營養(yǎng)物質(zhì)，但是人類腸道只是它們生活的生態(tài)系統(tǒng)之一， 它們并不局限在我們腸道內(nèi)?？茖W(xué)家從世界各地采集了許多猿類、人類的糞便樣本，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)有些人類的腸道細(xì)菌能“搬家”，就是從我們?nèi)祟惿砩限D(zhuǎn)移到黑猩猩身上，還能從黑猩猩身上轉(zhuǎn)移到大猩猩身上。比如毛螺菌科的細(xì)菌經(jīng)常發(fā)生這樣的轉(zhuǎn)移。經(jīng)研究，科學(xué)家認(rèn)為它們之所以能在不同物種間轉(zhuǎn)移，或許因?yàn)樗鼈兡墚a(chǎn)生一種堅(jiān)硬而耐寒的孢子，使細(xì)菌在腸道外也能存活。其實(shí)許多腸道細(xì)菌都能產(chǎn)生孢子，科學(xué)家因此推測細(xì)菌在不同生命體之間來回“搬家”，或許本來就是一件很正常的事。

在人類與腸道細(xì)菌的陪伴共生中，雙方共同受益，但細(xì)菌可以離開人體到其他生物體內(nèi)繼續(xù)生存，而人類體內(nèi)一旦沒有細(xì)菌參與分解、消化食物，后果將難以想象。

最長情的陪伴會終結(jié)嗎？

自人類出現(xiàn)以來，這些腸道細(xì)菌就與我們相伴。但今天，這種情況正在悄悄地發(fā)生變化。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有些細(xì)菌種類現(xiàn)在仍生活在大猩猩、黑猩猩和倭黑猩猩體內(nèi)，但它們的同類在人體內(nèi)卻發(fā)生了很大變化。比如在歐洲、北美地區(qū)，那些細(xì)菌在人類腸道里已經(jīng)消失了，但在非洲東部國家馬拉維的農(nóng)村地區(qū)，人們體內(nèi)仍有這些細(xì)菌。

這可能是由于近幾百年來，人類飲食和衛(wèi)生狀況發(fā)生了很大變化，尤其在世界發(fā)達(dá)地區(qū)更甚。換句話說，在不經(jīng)意間，我們驅(qū)逐了一些長期陪伴我們的腸道細(xì)菌。

那么，這些細(xì)菌為什么消失？原因可能有兩方面，一方面是在現(xiàn)代工業(yè)化社會里，抗生素等藥物大量使用，這干擾并驅(qū)逐了某些腸道細(xì)菌。另一方面，科學(xué)家從考古研究中發(fā)現(xiàn)，人類腸道細(xì)菌的種類減少，不止始于現(xiàn)代，而是始于遠(yuǎn)古時(shí)期。那時(shí)人類尚處于狩獵采集時(shí)代，腸道細(xì)菌種類已經(jīng)比同時(shí)期黑猩猩和大猩猩的少了。到了現(xiàn)代，歐洲、北美城市居民的腸道細(xì)菌種類比遠(yuǎn)古時(shí)期人類的還要少。可能當(dāng)人類開始烹飪食物時(shí)，細(xì)菌種類就已經(jīng)開始減少了。因此科學(xué)家推測，或許因?yàn)槭澄锓N類改變，腸道細(xì)菌種類也相應(yīng)地改變，其中有些我們已經(jīng)不再需要了。

如果的確是如此，那么這些消失的細(xì)菌對人類健康有影響嗎？科學(xué)家推斷，既然這些細(xì)菌曾長時(shí)間陪伴我們，那么它們肯定有重要作用，或許能幫我們消化食物，或許能幫我們維持免疫系統(tǒng)等等。少了它們，人可能會出現(xiàn)一些健康問題。這或許就能解釋為什么現(xiàn)在肥胖癥、炎癥和免疫性疾病的發(fā)病率在逐步上升。

然而從某種程度上看，這種推論顯得過于草率，畢竟目前的研究樣本只包含四種靈長類動物的腸道細(xì)菌。在后續(xù)研究中，科學(xué)家將從兩方面展開，一方面深入研究腸道細(xì)菌的整個(gè)基因組，考察它們的發(fā)展變化；另一方面把研究樣本擴(kuò)大至其他靈長類動物，如猴子等。屆時(shí)，或許我們就能得出肯定的答案了。