瘋狂的微生物（二）：誰是地球的主人

乾貨 | 靠譜 | 實用

導 讀

我們是否依舊認定，這個世界是由人來主宰？

再強大的敵人，都在我們面前低下了高貴的頭顱。翱翔天空的雄鷹可以是人類玩弄鼓掌的寵物，萬獸之王的獅子也被我們無情絞殺，食物鏈最終極獵食者、深海殺手大白鯊，在我們的貪婪下也瀕臨滅絕。

但是，面對人類的任性和為所欲為，總有一個如神一樣存在的東西，讓我們一次次嘗遍痛苦、生靈塗炭。

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完虐人類的小不點

這個暗黑破壞神，早在1000多年前，就已經橫行歐亞大陸了。

公元541年，東羅馬拜占庭帝國，偉大的皇帝查士丁尼一世幾乎恢復了羅馬帝國昔日的榮光。但是一場瘟疫過後，拜占庭元氣大傷，全世界1億人喪生，連他本人也受到感染。雖然他奇蹟般活過來，但中興之夢也隨著人口的凋零灰飛湮滅。

這僅僅是歷史有記載的第一次鼠疫。其實，距今5000年前的歐洲，突發的人口集體蒸發，就很可能也是鼠疫的結果。

科學家在101具那個時期的古人類遺骸中，用納米級的基因測序技術，分離了超過890億個微小的DNA片段。利用軟體仔細比對，一個月後，科學家有了答案：有7具包含了鼠疫桿菌的DNA。

不過，貌似它們還沒有變異完全。

如果鼠疫桿菌要靠跳蚤傳播，它必須有兩個重要基因：ymt基因和變異的pla基因。ymt基因能保護鼠疫桿菌，還能破壞跳蚤的消化系統。跳蚤們飢腸轆轆，就會瘋狂暴躁，噬咬人類。變異的pla基因保證鼠疫桿菌能在人體的不同組織間自由穿梭，引發黑死病。

或許毒力不濟，農耕文化時期的歐洲農民感染了鼠疫以後，並沒有迅速死亡。他們還四處遷徙，直達亞、非。終於感染了越來越多的人群，疾病集中爆發，人口集體消失。

後來，鼠疫桿菌又從其他微生物那邊獲得了這兩種基因裝備，終於升級為黑死病狂魔，引發一次次殺戮。

14世紀，黑死病肆虐，引發泛濫歐洲的第二次大瘟疫。街道上滿是老鼠、跳蚤和屍體。有的人天真地用蟾蜍祈禱，還有人超前應用了糞菌治療——吞下糞便。但5年間，1/3的歐洲人還是在痛苦中死去。隨之而來的便是大饑荒，餓殍遍野，死亡久久籠單這片大陸。全世界死亡人數高達7500萬。

這次瘟疫讓歐洲人放下了幾百年來對基督教的執念，明白上帝並沒有眷顧他們。他們開始探索人的力量，最終推動了文藝復興。

整整100年前，1918年，第一次世界大戰即將結束，但另一場全球浩劫悄無聲息中迅速蔓延。到1919年，10億人感染（當時世界人口約17億人），包括西班牙國王。近5000萬人殞命。直到2005年，科學家重組了病毒DNA，發現那次的西班牙流感實際上就是變異的禽流感，罪魁禍首是H1N1亞型流感病毒。

微生物的影響力甚至到達了手游界。當紅色小鳥如烈火划過天空砸向綠豬的時候，有沒有人知道，這些綠豬的靈感其實來源於芬蘭的流感爆發？

還不知道對手是誰、在哪裡，我們就已經被壓著打到滿地找牙。

但謎團沒有石沉大海。

1673年，市政府看門人列文虎克，用自製的顯微鏡，把微生物學送入了劃時代的形態學階段。曾經無形的微小生物在鏡片下鮮活而觸手可及。人類第一次真實感受到，我們的周圍並不是只有空氣。200年後，法國人巴斯德用加熱法滅掉了讓酒變質的微生物。德國人科赫證明炭疽、結核和霍亂的病原體，並用消毒和殺菌方法防止了這些疾病的傳播。

人類正在逐漸扭轉乾坤。

1894年，廣州瘟疫。幾乎獲得諾獎的微生物學家北里柴三郎意外被天性散漫的年輕人耶爾森擊敗。耶爾森才是正確打開發現鼠疫桿菌模式的那個人，他還猜測是老鼠身上的某種昆蟲導致了傳播。隨後的印度鼠疫證實了他的假設。16年後，1910年，鼠疫的源頭東北再發瘟疫。運氣背到家的北里柴三郎再度失手。原本吸取失敗教訓的他全身心撲在了老鼠身上，沒想到老鼠並沒有給他帶來驚喜和意外。籍籍無名的中國人伍連德戲劇性地戰勝了他。伍連德發現當下流行的是人與人之間傳播的肺鼠疫，而非當年「鼠蚤人」途徑擴散的腺鼠疫。

伍連德通過隔離法，簡單、艱難但成功阻擊了鼠疫。僅僅100餘天，全東北鼠疫絕跡。中國的社會秩序穩定下來，暫時避免了被西方列強瓜分的命運。

伍連德1935年獲諾獎提名，是中國人第一次如此接近諾獎。

鏈黴素，繼青黴素後第二個生產並用於臨床的抗生素，它是結核和鼠疫的特效藥，開創了結核病與鼠疫治療的新紀元，橫行數千年的惡魔終於被鎖進潘多拉盒子。發現者美國教授瓦克斯曼因此獲得1952年諾獎。

而第一代流感病毒疫苗，是由美國人希爾曼於1958年研製成功的。他發現流感病毒的抗原專一性會因時間而逐漸改變或突發，也就是如今我們說的漂移與變異。希爾曼準確預測了秋季流感爆發，在感恩節流感流行高峰時，生產疫苗4000萬劑，民眾接種後病例數急速下降。

現在，接種流感疫苗已經成為了預防流感常識。

想到歷史上說句話或者碰一下衣服，就可能三天內暴斃的恐怖情形；以及不久前《流感下的北京中年》中，面對岳父迅速滑向死亡的那種深深的無力感，我們的每個細胞都會不寒而慄。但是，微生物真的就只是敵人嗎？

善良、溫柔與可愛，存不存在？

2

敵人？朋友？

人腸道中，住著多達1000萬億微生物，約是人體體細胞數量的10倍。基因高達1000萬種，是人類基因數量的500倍。重量約1.5KG，和大腦重量相當。

如果這些微生物都和我們勢不兩立，那人類又是什麼？行走的生化危機？

其實，愛，才是我們之間執手不變相守一生的諾言。

在人身體的體表及其與外界相通的腔道，生活著大量的微生物。和我們長期簽約的，稱為正常菌群。菌群固定，生活規律，有益無害，身體必需。

還有一些步履匆匆的過客，稱外籍菌群，由非致病性或潛在致病性細菌所組成。在我們身上短暫停留，數小時，數天或數周。如果正常菌群發生內亂，過路菌群就乘機煽風點火，在短時間內大量繁殖，撕開人體防線，攻城略地。

1886年，學者發現了大腸桿菌，知道它在幫我們消化食物。1907年，Metchnikoff提出著名的「梅氏假說」，認為「酸奶長壽」的道理在於乳酸菌抑制腸道腐敗菌生長。1965年，Dubos等人發現不少桿狀、球狀的小可愛像蠶寶寶或者小肉球一樣遍布腸道貼著。這是第一次獲得了腸道微生物的顯微圖像。1992年，Bocci提出腸道微生物菌群有著如同虛擬器官一樣的代謝功能，是「被忽略的人體器官」。

腸道菌群雙岐桿菌，乳酸桿菌，大腸埃希菌等能合成多種人體生長發育必須的維生素如K2、B12族維生素等，參與糖類和蛋白質的代謝，這早已不算秘密。

體味也和細菌有關。大汗腺的分泌物含有各種蛋白質和脂肪酸，經過體表細菌的酵解，產生各種不飽和脂肪酸，形成了獨特的氣味。淡了就香，濃了就臭，一人一味。而男人之所以被稱為牛糞，女人被稱為鮮花，根本區別在於男人出汗太多，細菌製造的異味就濃。到了青春期，那種讓人怦然心動的荷爾蒙氣味，也是細菌的傑作。步入老年，會出現類似油脂和雜草混合的「特殊氣味」，俗稱「老人味」。這和「2-壬烯醛」隨著衰老而分泌增加有關，當然也離不開體表微生物的助攻。

最近10年來，許多人類健康問題和微生物的關係，被大家一一證明。二、三代高通量測序手段的成熟，催生組學思想成為主流。宏基因組、宏轉錄組、代謝組等組學技術逐漸被應用於腸道微生物的研究，眾多成果井噴而出，高水準論文俯拾皆是，新技術層出不窮。而繼人類基因組計劃之後，科學家們又啟動了人類元基因組計劃，這使腸道菌群的研究迎來了一個新的浪潮。腸道微生物組甚至被稱為人體的「第二基因組」。

從以下2017年腸道微生物組重磅級研究中，可見端倪。

Cell：腸道細菌有望延緩衰老，防治老年性痴呆：

利用源自腸道細菌的補充物延緩衰老和老年性痴呆？或許有朝一日可行。來自美國貝勒醫學院和德克薩斯大學休斯頓健康科學中心的研究人員，鑒定出一些腸道細菌基因和化合物，可以延長秀麗隱桿線蟲壽命、延緩腫瘤進展和 β-澱粉樣蛋白堆積。β-澱粉樣蛋白與阿爾茨海默病關係密切。一些突變細菌通過作用於與衰老相關的過程增加線蟲壽命。其他的突變細菌通過產生莢膜異多糖酸延長生命。莢膜異多糖酸也在實驗室果蠅和在實驗室培養的哺乳動物細胞中表現出類似的影響。

Science：腸道微生物決定著食物對腸道的影響：

哈佛大學報道，腸道微生物會編碼各種酶，擴大了可消化物質「名單」。例如糖苷水解酶和碳水化合物酯酶等，讓我們的身體無需額外進化出能夠降解各種多糖所需的複雜酶系統。

有些人的腸道中有一種產糞甾醇真細菌，它能將膽固醇分解為不能被吸收的糞甾醇，比例能達到50%。這就意味著，腸道內有產糞甾醇真細菌的人吃下高膽固醇食物後吸收的部分比其他人要少一半。

大腸桿菌攜帶的uidA基因可以編碼β-葡萄糖醛酸糖苷酶，會使燒烤產生的雜環胺的毒性提高3倍！而uidA突變後的大腸桿菌則無法產生這種酶，降低了燒烤致癌的可能性。

Science：羅伊氏乳桿菌誘導促進耐受性的T細胞產生：

免疫細胞中，觸發炎症的與促進免疫耐受性的處於平衡。當平衡過於偏向炎症時，炎症性腸病就會產生。

美國華盛頓大學醫學院和普林斯頓大學的研究人員發現，當將羅伊氏乳桿菌引入到無菌小鼠的體內，能促進耐受性免疫細胞——CD4+CD8αα+雙陽性上皮內T細胞（簡稱DP IEL）的出現。色氨酸能正向調控DP IEL細胞的數量。

……

正常菌群有許多重要的生理功能：

1、如菌群之間生物的拮抗作用，正常菌群在人體某一特定位粘附，定植和繁殖，形成一層菌膜屏障。通過拮抗作用，抑制並排斥過路菌群的入侵和群集，調整人體與微生物之間的平衡狀態。

2、免疫作用，正常菌群能刺激宿主產生免疫及清除功能。

3、營養作用，人體腸道的正常微生物，如雙岐桿菌，乳酸桿菌，大腸埃希菌等能合成多種人體生長發育必須的維生素，如B族維生素，維生素K等，營養並參與糖類和蛋白質的代謝。

4、排毒作用，如雙岐桿菌能使腸道過多的革蘭氏陰性桿菌下降到正常水平，減少內毒素的吸收。

5、抗腫瘤作用，能降解、清除體內的致癌因子，激活體內的抗腫瘤細胞因子等。

6、抗衰老作用，雙歧桿菌能刺激腸道產生免疫球蛋白，還能及時清除體內的自由基，產生SOD（超氧化物歧化酶）等。

人類與微生物之間的動態平衡稱為微生態平衡。平衡時，可以保持宿主的正常生理功能。而慢性病，癌症，手術，輻射感染，抗生素不合理應用等會引起生態失調，導致營養、免疫、消化等功能的變化。

決定健康的權杖，並不完全掌握在我們自己手上！

3

結語

我們並不是這個星球的強勢種群。在人類出現之前，微生物就已經在此飄蕩了數不清的日日夜夜。這些單純的生命體是地球生態系統的基石，同時也關係著所有生命體包括人類、甚至非生命體的去留。對微生物來說，我們不僅僅是那個遠道而來的客人，也是它們理想的住家。

雖然我們科學上的成就令人矚目，但是微生物也在成長，進化速度超出想像。也依然有許多未解之謎，迄今為止，仍有80%以上的微生物不為人知。你若不離不棄我必生死相依，人與微生物，註定一路跟隨，相愛相殺。

敬請期待第三彈：瘋狂的微生物（三）行業疑團

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