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這位喝細菌的科學家,奠定了現代益生菌學的基礎

他喝下了霍亂細菌,還引發食用酸奶的熱潮,埃黎耶·梅契尼可夫奠定了現代益生菌學的基礎。超市貨架上擺滿了琳琳朗朗的酸奶,它們酸甜可口,幾乎受到各個年齡層人士的喜愛。但是,酸奶的主打標籤並不是味道,而是酸奶里的益生菌。益生菌是走在營養道路上最時髦的微生物,幫助調節人體腸道。

而酸奶的流行要從19世紀說起。那時,俄羅斯有位奇怪的生物學家埃黎耶·梅契尼可夫,他注意到了細菌的特殊地方。

好動小孩的學習記

梅契尼可夫於1845年出生在沙皇俄國的一個村莊(現在位於烏克蘭)。他從小就過分活潑,總想探索新鮮事物,他會從父親那裡學習打撲克,從女傭那裡學習縫紉和刺繡。

8歲的時候,他開始對生物產生濃厚的興趣,他經常在自己家附近跑來跑去,像植物學家一樣記錄當地植物的情況,然後總結自己的收穫,給自己的弟弟和其他小孩開科學講座。誰要是參加他的講座,梅契尼可夫就會把自己的零花錢拿出來,分給聽講者,當作犒勞。梅契尼可夫經常纏著別人問各種奇怪的問題,嘮嘮叨叨,但是當要觀察一些生物時,如昆蟲或蝴蝶,他會變得很認真、很安靜。

16歲時,梅契尼可夫從一位研究低等生物的大學教授那裡借來顯微鏡,更細緻地觀察各種生物。在大學時代,他學習了查爾斯·達爾文的《物種起源》,對其中提到的生物科學熟記於心,他認為所有的生物、生物體內各種生理過程是相互關聯的。

孜孜不倦的性格使他發現了一種特殊的細胞,這種細胞將低等生物的消化過程與人體的免疫防禦系統聯繫了起來。

低等生物的身體里沒有腹腔及腸道。它們若要消化食物,就得由一些特定類型的細胞——中胚層細胞(在外胚層和內胚層之間,高等動物胚胎髮育時中胚層細胞可以發育為血管和肌肉等組織)來完成,中胚層細胞會慢慢移動來吞掉和溶解食物顆粒。

一天,37歲的梅契尼可夫正盯著透明的海星幼蟲體內的中胚層細胞,突然,他腦海里冒出了一個想法:這些細胞既然能消化食物,那麼是不是也會開展生物防禦,「吃掉」外來入侵者?

他從自家後花園裡的玫瑰上摘下幾把玫瑰刺,用它們來刺海星幼體。如果他的假設是正確的,那麼海星幼蟲的身體會「認出」玫瑰刺為入侵者,接下來中胚層細胞會聚集,試圖吞噬玫瑰刺。結果和梅契尼可夫預期的一樣,中胚層細胞將玫瑰刺團團包圍住了。他將這種中胚層細胞稱為吞噬細胞。生物學上的吞噬細胞這一詞第一次被提出來。

1888年,梅契尼可夫加入了巴斯德研究所。之後,梅契尼可夫就在研究所里繼續研究「吞噬細胞」。梅契尼可夫認為,如果簡單生物的中胚層細胞會攻擊並消化入侵者,以此類推,人體內血液中的白細胞(膿的主要成分)也來自中胚層,那麼白細胞應該也會攻擊和清除微生物。因此,炎症只是白細胞對外來物的一種反應,是生物體的「治療反應」。這個想法在我們看來很簡單,但卻與當時的炎症理論(白細胞會形成一種物質,這種物質有利於微生物的生長和四處蔓延)完全相矛盾了。

因此很多科學家對梅契尼可夫的研究表示懷疑,甚至輕視他的觀點。他們對梅契尼可夫的實驗進行了一次又一次的重複,卻驚訝地發現,結果確實如梅契尼可夫所言——白細胞是吞噬細胞,是對抗細菌的細胞。

吞噬細胞在人體免疫系統中的作用是一項重大發現,梅契尼可夫也因此獲得了1908年的諾貝爾醫學獎。梅契尼可夫發現吞噬細胞後,就一頭扎進了人體免疫力的研究當中,他希望能找到延長生命的方法。

之所以有這樣執著的精神和舉動,那是他可怕的自身經歷導致的。他的第一任妻子死於肺結核,梅契尼可夫盡了自己最大的能力,也沒能挽救妻子的性命。這個打擊太大了,導致梅契尼可夫一直沉浸在悲痛之中。為了忘記痛楚,他曾一度吞食大量鴉片,企圖自殺,性命垂危,但活了下來。後來他遇到了第二任妻子奧爾加。1880年,這是他們結婚後的第5年,奧爾加不幸染上嚴重的傷寒,生活的打擊再次令梅契尼可夫陷入悲觀,他主動去感染一種蜱蟲傳播的疾病(回歸熱),想要和妻子一起面對死神。幸運的是,他們都活了下來。

當梅契尼可夫發現身體的天然防禦系統的吞噬細胞後,開始變得樂觀了。他認為,在科學的幫助下,人類或許可以糾正天生不完美的免疫系統,提高身體的防禦能力。

在做免疫方面的測試時,他經常會把自己當實驗小白鼠。1892年法國流行大霍亂,為了探究霍亂和人體免疫的關係,他毫不猶豫喝下了霍亂弧菌。霍亂弧菌是一種引起霍亂的病菌,它有一個特殊的規律:在同一個小區里生活的居民,有些人感染了它,而其他人似乎對它免疫。如果能夠了解霍亂和身體免疫之間的關係,人們就有希望開發出治療霍亂的疫苗。

梅契尼可夫喝下霍亂弧菌後,並沒有患病,他只好招募志願者重新測試。可是第一個志願者跟他一樣,也沒感染霍亂,於是梅契尼可夫讓第二個年輕的志願者接受測試,年輕人病來如山倒,差點死去。可是功夫不負有心人,梅契尼可夫終於發現了霍亂的秘密:人體腸道內有一些微生物會阻止霍亂弧菌生長,而另一些微生物則會刺激霍亂弧菌的生長。

他隨之提出,人類腸道菌群的細菌在疾病預防中發揮了作用,「壞細菌」會讓你生病,「好細菌」則會讓你健康。因此,適當地改變腸道菌群可能有助於對抗已經困擾人類幾個世紀的疾病。

一發不可收拾的

腸道細菌研究

腸道菌群,在19世紀末是一個熱門話題。那時有一個著名的理論——腸道腐敗理論,認為人類大腸是有害毒素的倉庫,其中一些毒素是細菌分解食物產生的,也就是所謂的「腐敗」過程。當時的醫生認為,大腸是食物殘留物所在的內臟,大腸內細菌腐敗的物質殘留的時間太久,它們會變得有毒,使人生病,壽命縮短。這個理論很出名,導致一些外科醫生甚至建議切掉人體的結腸,來修復紊亂的消化功能。

但梅契尼可夫相信,不需要動手術,也有可能平衡腸道微生物,比如增加一些「好細菌」,減少一些「壞細菌」。在巴斯德研究所里,梅契尼可夫研究了各種國家的飲食文化後發現,歐洲保加利亞的很多百歲老人很喜歡吃一種用牛奶發酵而成的、味道酸酸的「小零食」(也就是我們後來所說的酸奶或優格)。梅契尼可夫從中分離出了使牛奶變酸的物質——保加利亞桿菌(乳酸菌),這是一種東歐廣泛應用於做酸奶的細菌,它能很好地防止牛奶腐敗。因此,梅契尼可夫提出了一種理論:乳酸菌對人體健康有益,可以延長人類壽命。為了證明此理論,他自己開始每天都喝酸奶。

可是梅契尼可夫沒來得及證明他的理論,因為幾年後他死於心臟病。

梅契尼可夫的研究還啟發了日本科學家代田稔,代田稔將人類腸道中能夠平衡菌叢的菌株分離出來,經過好幾代菌株的培養,在1935年生產出新的乳酸菌菌株,取名為代田菌。代田菌能夠對抗胃中的胃液所造成的酸性環境,直接進入腸道中。而代田稔將這些菌株加入到乳酸飲料中,在世界上許多國家售賣。直到今天,配方仍沒有太大的改變,這種飲料叫做養樂多。

到了1950年左右,科學家開始提出「益生菌」的概念。描述為有益於促進宿主微生物平衡的微生物,它們就是梅契尼可夫認為的好細菌,而益生菌研究領域背後是數百億元的產業。現在,當你在超市看到很多種類的酸奶和其他發酵乳製品時,要知道最初引領這股風潮的是生物學家梅契尼可夫。

同時,梅契尼可夫關於重新平衡腸道微生物的想法像一股強大的洪流,在醫學上漫開來。科學家以類似的想法研發出了抗生素,比如青黴素可根除病原體,治療細菌感染,它可比酸奶中的乳酸菌快得多。


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