重新認識你的身體：一間住了39億個微生物的「動物園」

在每個自成「動物園」的人體之上，微生物能塑造器官、防禦疾病、消化食物、馴化免疫系統、指導行為，並賦予我們各種神奇的能力。在離不開與微生物的共生互動之中：「我遼闊博大，我包羅萬象。」

通過食物攝入的微生物塑造著我們的腸道菌群。| 圖片來源：Pixabay

作者：［英］埃德·揚（Ed Yong）

譯者：鄭李

出版：後浪出版公司

在人類的生活史中，微生物常常隱而不現，只有當我們被因它們而起的疾病擊倒時，才猛然意識到微生物的存在。因此，人們常常給微生物冠以惡棍之名，直到今天仍然容易談菌色變。可事實上，在我們的生命歷程中，微生物不僅從未缺席，而且必不可少。

放眼萬物，斑頭雁遷徙飛躍喜馬拉雅山時帶著微生物，象海豹潛入深海時也攜有微生物。當尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林登上月球時，他們踏出的一小步既是人類的一大步，也是微生物的一大步。本書將帶領我們以「微生物之眼」重新認識生命體之間的共生關係。在每個自成「動物園」的人體之上，微生物能塑造器官、防禦疾病、消化食物、馴化免疫系統、指導行為，並賦予我們各種神奇的能力。讀者可以通過本書重新認識人類過往對很多古老共生關係的大意破壞，同時見證當下各行各業努力構建新型共生關係的謹慎嘗試。

也許，是時候用沃爾特·惠特曼的詩句改寫奧遜·威爾斯的「我們孤獨地出生，孤獨地活著，又孤獨地死去」了。在離不開與微生物的共生互動之中：「我遼闊博大，我包羅萬象。」

自地球上演化出真核細胞之後，它們中的一些便開始合作、聚集，如動植物這樣的多細胞生物相繼誕生。從那時起，生命體的體型逐步變大，大到足夠把大量細菌和微生物囊括進體內。微生物多到數不清。之前學界普遍認為，如果忽略個體差異不計，每個人體內的微生物與細胞數量的比例約為 10∶1。但是這個在各類書籍、雜誌、演講以及幾乎所有相關科學評論中廣為流傳的比例，卻是一個不可靠的猜測，就好像是在信封背面潦草算得的結果，最終卻不幸地成了一個不容打破的事實。最新的估算結果顯示，人體內大約有 30 萬億個細胞，微生物的數量大約為 39 萬億——二者相差不多。這個數字也不太準確，但沒關係：無論怎麼計算，我們都確實「包羅萬象」。

如果把皮膚置於顯微鏡之下，我們便可以親眼看到微生物：有的是球狀的小圓珠，有的是形如香腸的棒狀體，有的則像逗號形狀的豆子—每個微生物的長寬都只有數百萬分之一米。它們太小了，即使數量眾多，加起來也不過幾千克重。把幾十個微生物並排放在一起，寬度還不及一根頭髮的直徑。一顆小小的針尖，就能為數百萬微生物提供廣闊的舞台。

不藉助顯微鏡的話，我們大部分人都沒法直接看到這些微型的有機體。我們只會注意到它們帶來的影響，尤其是負面結果。我們能感受到腸胃發炎時的絞痛，也能聽到不受控制的巨大噴嚏聲。我們肉眼看不到結核桿菌 （Mycobacterium tuberculosis），但我們能看到肺結核病人咳出的血絲。鼠疫桿菌（Yersinia pestis）是另一種肉眼不可見的細菌，但它造成的大規模瘟疫卻把血淋淋的真實直呈我們眼底。這些引發疾病的微生物（又稱病原體）在人類歷史上造成過太多傷害，刻下了不可磨滅的文化傷痕。許多人依然把微生物視為病菌，認為它們會給人類帶來唯恐避之不及的疫病，所以必須不惜一切代價地嚴密防治。報紙上總是時不時地刊登聳人聽聞的報道，比如我們每天使用的東西都沾滿了細菌，鍵盤、手機、門把手上無處不有， 好可怕！比馬桶圈上的細菌還多！言下之意是，這些微生物污染著我們的生活，它們的存在就象徵著污穢、骯髒、疾病。這種刻板印象其實非常不公平，大部分微生物並不是病原體，也不會讓我們得病。世界上只有不到 9100 種細菌能讓人類患上傳染性疾病，與之對比，我們腸道中的數千種微生物，絕大多數都不會帶來危害。它們充其量不過是常規乘客或臨時搭便車的，往好了說還會為人體帶去不計其數的益處。它們不是帶走生命的死神，而是助益生命的守護神。它們像隱藏的器官，與胃和眼睛一樣重要，只不過它們由萬億個個體集合而成，不是一個統一的聚合體。

微生物比人體的任何一個部位或器官都全能。一個人的細胞大約攜帶了 2 萬到 2.5 萬個基因，而人體內的微生物基因數量是這個數字的 500 多倍。基因的多樣性加上極快的演化速度，使微生物成了生物化學領域的專家，能夠適應任何可能出現的環境變化。它們幫助我們消化食物，並釋出我們在其他地方很難得到的營養。它們能生產我們無法通過食物獲取的維生素和礦物質，還能分解有毒有害的化學物質。有利於人體健康的微生物會利用數量優勢擠走有害的微生物，或者分泌殺滅後者的化學物質，從而保護我們。它們產生的物質會影響我們身上的氣味。它們還是我們生命中不可或缺的存在，我們把許多生命運作環節都「外包」給它們處理。它們指導我們身體的構建，通過釋放分子和信號引導器官形成；訓練我們的免疫系統，教會後者區分敵我；影響神經系統的發育，甚至可能影響我們的行為。它們為我們的生命做出了多種多樣且影響深遠的貢獻，不曾漏掉任何一個角落。一旦忽略了它們，我們觀察生命的視野就會像透過鑰匙孔窺看一樣狹窄。

本書會為你徹底打開這扇大門。人體如一個不可思議的宇宙，我們可以在其中盡情探索。我們將從人類與微生物結盟的起源，一直見識到它們通過打破直覺的方式形塑我們的身體與日常生活，以及人類保證它們正常運作、 保持與它們合作的小竅門。我們會看到，人類如何因為一時的疏忽而打破了與微生物之間的和諧關係，而這又會如何破壞人體的健康。我們將探究如何通過調控微生物來修復這些問題，從而造福人類自身。我們也會讀到許多科學家的故事，這些快樂、充滿想像力且無比勤奮的人，把自己的生命投入研究微生物的事業之中，即使面對蔑視、解僱和失敗也不輕言放棄。

《我包羅萬象》圖書插頁

除了關注人類，本書還把目光投注到整個動物界。我們會了解到，微生物如何賜予動物非凡的能力、提供演化的機遇，甚至改變基因。比如戴勝，它們有著鋤頭一樣的喙和虎皮一樣的羽色，其尾脂腺能分泌出一種富含細菌的油腺，塗佈於蛋的表面；這其中含有可以產生抗生素的細菌，能防止有害的微生物穿透蛋殼，從而保護裡面的雛鳥。切葉蚊的體表也覆有一種能夠產生抗生素的微生物，可以殺死它們在地下染上的真菌。河豚渾身是刺，吸入空氣會全身膨大；它們會利用一種細菌來特製體內的河豚毒素，這種毒素十分致命，試圖捕食它們只有死路一條。馬鈴薯葉甲（Leptinotarsa decemlineata）是土豆田裡的主要害蟲，以植物為食；植物受到傷害後會分泌防禦物質，而葉甲的唾液中恰好含有一種可以抵消這類物質的細菌。天竺鯛是一種體錶帶有斑馬紋的魚，它們攜帶著一種發光細菌，用以吸引獵物。蟻蛉是一種捕食性昆蟲，長著可怕的頜部；它們咬到獵物後會通過唾液中的細菌分泌一種毒素，使獵物動彈不得。某些線蟲會向昆蟲體內注入有毒的發光細菌，殺死後者；還有些線蟲會掘進植物細胞的內部，用從微生物里「偷」來的基因搗亂，給農業造成巨大的損失。

我們與微生物之間的聯盟一次又一次地改變了動物的演化過程，也改變了我們周圍的世界。其實要認識這種合作關係的重要性，最簡單的方法就是想像沒有它們的狀況：那樣的世界會變成什麼模樣？如果這個星球上所有的微生物都突然消失，好處是不會再有傳染病，許多害蟲也會掙扎著死去。不過僅限於此。牛、羊、羚羊、鹿等食草哺乳動物都會紛紛餓死，因為它們完全依賴於體內的微生物來分解所食植物中的堅韌纖維。非洲草原上的獸群會消失。白蟻也同樣依賴於微生物提供的消化功能，所以它們也將消失。而以白蟻為食的大型動物，以及寄住在白蟻堆里的其他動物也會不復存在。食物中一旦缺少細菌來補充所需的營養物質，蚜蟲、蟬，以及其他吸食植物汁液的昆蟲也將滅亡。許多深海蠕蟲、貝類等都依賴於細菌提供維持生命的能量，如果沒有微生物，它們也會死去，黝黯深海世界中的整張食物網都會崩潰。淺海的情況不會好太多。淺海中的珊瑚必須依賴於微型藻類和極其多樣的細菌才能生存；沒了微生物，它們將變得尤為脆弱。曾經壯觀的珊瑚礁會受到腐蝕並褪得慘白，所有仰賴於它們而存在的其他生命也將受到威脅。

奇怪的是，人類會沒事。對其他動物而言，徹底滅菌意味著快速死亡，而我們人類卻可以堅持幾個星期、幾個月，甚至好幾年。我們的健康最終可能會受到影響，但除此之外，我們還要面臨更嚴峻的問題。沒了作為腐朽之王的微生物，垃圾和廢棄物將迅速堆積。和其他食草哺乳動物一樣，我們的牲畜也將死去，作物也會遭殃：沒有微生物為植物提供氮，地球表面的植被將經歷災難性的衰滅。（由於本書專註於討論動物，所以我先在這裡向各位植物愛好者誠摯地說聲抱歉。）微生物學家傑克·吉爾伯特（Jack Gilbert）和喬什·諾伊費爾德（Josh Neufeld）認真地開展過這個「如果沒有微生物，地球會怎樣」的思維實驗，他們得出如下結論：「我們預計，只需一年左右的時間，食物供應鏈就會徹底癱瘓，人類社會將完全崩潰。地球上的大多數物種會滅絕，而倖存下來的物種，其數量也將大大減少。」微生物非常重要，我們之前都忽視、害怕、厭惡它們，現在卻是時候重拾對它們的欣賞。如果再不重視，我們對自身生命運作的理解將變得十分貧瘠。我想在本書中展示動物王國的真實面貌，深入了解我們與微生物的夥伴關係，然後我們會發現，這個世界比以往所知的更加奇妙。過去， 偉大的博物學家為我們記錄下了現在廣為人知的自然志，而我的目標是寫作一部全新的自然志，以期在過去的基礎上更深入地揭示自然的奧秘。

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