人体的功能是由人类自己，还是与人类共生的微生物当家做主？
2012-07-23 09:19:25   来源：37度医学网   作者：  评论：0 点击：

研究体内有益菌的科学家开始思考：人体的功能到底由谁当家作主？是由人类自己，还是与人类共生的微生物？

重点提要

■人体内的细菌细胞数是人类细胞的10倍，然而研究人员直到最近，才开始了解微生物对健康的助益。
■有些细菌会制造人体无法合成的有益化合物，有些细菌则能训练身体对外来威胁不要过度反应。
■计算机和基因定序技术的进步，让研究人员可详列出构成微生物群系的所有细菌基因。
■可惜的是，抗生素的使用和其它因素破坏了人体内有益的微生物，可能因而导致自体免疫疾病和肥胖症的增加。

生物学家曾以为人类是独立的生理岛屿，可以完全靠自己调节内部运作：我们的身体会制造所有必需的酶来分解食物，吸收其中的养份来供应和修护组织及器 官；各组织送出的信号宣告了身体的状态，例如饥饿或饱足；免疫系统的特化细胞会自我学习如何辨识并攻击危险的致病微生物，却不会骚扰身体健康的组织。

然而过去10年来，研究人员证明人体并不全然是一座自给自足的孤岛，更象是一个复杂的生态系或一个社群网络：我们的皮肤、生殖器、口腔、尤其是肠胃 道等处，居住着数兆个细菌和其它微生物。事实上，人体内绝大多数的细胞竟然不是人类细胞，细菌细胞的数目是人类细胞的10倍；此外，由各种微生物和它们的 基因构成的微生物群系（microbiome），并不会对人类造成威胁，反而协助了从消化、生长到自我防卫等基本生理机制。

这就是所谓的人类「自治」！

生物学家已详细检定了人体内最常见的微生物种类，最近他们开始调查这些居民的特定效应，也因而对人体的运作和一些现代疾病（象是肥胖和自体免疫疾病）越来越普遍的原因有了新见解。

种类繁多的共生细菌

每当提到人体内的微生物时，人们通常想到的都是病原体。的确有很长一段时间，研究人员专注於会造成危害的病菌，而忽略了那些有益菌的重要性。美国加 州理工学院的生物学家玛兹曼尼恩（Sarkis K. Mazmanian）认为，这是因为我们以扭曲的观点看世界，他说：「我们的自恋使我们的思想受到局限，我们相信自己拥有维护健康所需的一切功能，但不能 只因为微生物是外来的、只因为我们终生都可获得，就认为它们不是我们重要的一部份。」

事实上，所有人在生命非常初期时即拥有一个微生物群系，即使出生时一无所有，每个人都会从周围环境中获得自己的共生社群。由于子宫通常不含细菌，胎 儿一开始是无菌的个体，在通过产道时获得了一些来自母亲的共生细菌，这些细菌开始繁殖；之后在哺乳以及骄傲的父母、祖父母和亲朋好友照护的过程中，再加上 日常接触床单、毛毯、甚至宠物，都让婴儿的微生物方舟迅速扩充。到了婴儿时期末期，我们体内已形成了一个地球上最复杂的微生物生态系。

过去五年来，科学家努力描绘出这个生态系的特性。这是一项异常艰难的工作，举例来说，许多已演进得能够适应肠道拥挤又缺氧环境的细菌物种，难以在寂 寞宽阔的培养皿中进行培养。幸好研究人员找到避开这问题的方法：他们研究细菌的遗传指令（DNA和RNA），而不是整个细胞。由于DNA和RNA可在正常 含氧的实验室环境下操作，科学家只需从体内取出微生物样本、萃取其遗传物质，然後分析结果即可。

每种共生细菌都有它特有的标记：在细菌细胞负责制造蛋白质的核糖体内有一种16S核糖体RNA，其对应基因在各菌种都是独一无二的。只要定出这个基因的序列，科学家就能编列出体内微生物群系的完整目录，得知我们体内有哪些微生物物种，并比较不同人之间的确切物种组合。

科学家的下一步是分析微生物社群的其它基因，来判定哪些基因在人体内活化，又执行了哪些功能；这又是一件不容易的差事，因为菌种繁多，而且基因在萃 取过程中全都混合在一起了。虽然判定某特定细菌基因是否在人体内活化（或表现）的方法很直接，但要找出这特定基因属于哪个物种，却又是另一回事。幸好，过 去10年来计算机功能越来越强大，基因定序也非常快速，让过去不可能完成的分类和分析任务，变成只是较为复杂的工作。

来自美国和欧洲的两组科学家利用这些新技术，详列出人体内的细菌基因。2010年初，欧洲队伍发表了微生物基因普查报告：在人体的消化系统内，有1000多个菌种的330万个基因，大约是人类基因组2万~2万5000个基因的150倍。

研究人类微生物群系的特性，带来了许多意外的发现：没有任何人的微生物组合是一模一样的，即使同卵双胞胎也不同。这个发现或许有助於解答人类基因组 计划呈现的谜题：该研究证实全世界所有人的DNA99.9%是相同的，我们的命运、健康、甚至一些行为，受自己基因影响的程度，可能还比不上微生物群系基 因差异所造成的影响。而且，虽然每个人体内微生物群系的组成菌种和相对数目差异很大，多数人仍享有一套完整的有益细菌基因，尽管这些基因可能由不同菌种提 供。然而，即使是最有益的细菌，如果出现在不该出现的地方，也可能导致严重疾病，例如在血液里会引发败血症，或在腹部器官的组织网络里造成腹膜炎。

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(撰文╱阿克曼（Jennifer Ackerman）翻译╱涂可欣