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图片来源@视觉中国
文 | 陈根
从基因的角度来看,人类本质上是相同的,构成DNA的4种碱基相互结合并且排序,指导着人类的生长、建造和运作。
千万年来,人类的基因也一直稳定地遗传,科学家曾对酵母、水稻和青蛙等生物体的整个基因组进行测序,研结果发现,我们星球上的所有生物在基因上都有一些重叠之处。之所以存在这种基因重叠,是因为我们在三、四十亿年前拥有一个相同的单细胞有机体祖先。它被称为最后的共同祖先。许多共同基因,在数十亿年的进化中得以保存下来的。
但从微生物角度来看,人和人之间却是完全不同。两个人同一身体部位上寄居的微生物种类都大不相同。随机选择两个人,然后检验第一个人排泄物中的单个微生物细胞,然后再检验第二个人的——只有大约10%的概率会找到两人都有的微生物细胞。
基于人和人之间全然不同的微生物群落,再加上越来越多证据证明微生物对人体健康的重要意义,如何改写人体内的微生物群体以满足人体的健康需求就成了科学家们研究的新方向。或许,这个人类从前忽略的人体微观世界,带来的影响还将超越人们的想象,并带领人们进入一个全新的世界。
独一无二的存在
50万亿,这大概是构成人体所有细胞的数量。然而,微生物细胞数量要远远超过人类细胞数量的总和,比例高达10:1——居住在人体的微生物数量大概有1000万亿,超过我们全身细胞数量的10倍。
诺贝尔奖得主Joshua Lederberg曾经指出,人体与共生微生物构成了超级生物体。我们的身体各处都存在微生物,皮肤表面、呼吸道、消化道等,其中90%以上的微生物都住在肠道里。如果按重量来算,中等体重的成年人身上大约有1.4千克的微生物。这个分量甚至使微生物组成为人体内部最大的器官之一,即与大脑重量相仿,比肝脏略轻。
科学家们还进一步发现,人体微生物的基因数量也远远多于我们的基因数量——每个人身体里大约有2万个人类基因,但人体携带的微生物基因却有大约200万到2 000万个。这意味着,从遗传的角度来说,我们所继承的基因99%都是微生物基因。
更重要的是,不同个体体内的微生物群落也是独一无二的,它们在人体变老、旅行、吃各种食物以及服用抗生素时都在不断变化。每个人体内的微生物群落对于天气、季节、朋友、疾病以及日常生活中的许多其他变量都会做出相应的反应。
实际上,人们体内的微生物群落从出生起就开始形成。婴儿在通过母亲产道时获得了这些微生物,因为产道内壁上有阴道细菌。虽然不同的女性个体有不同的阴道微生物组,但在怀孕期间这些微生物组都进入了相同的状态。可以说,顺产为婴儿提供许多关键的基础微生物,这些微生物占据婴儿的身体后,就开始不断扩张,同时也在帮助婴儿消化食物,促进生长发同城异性免费交友网育。
与之相对的,剖宫产的婴儿则拥有和顺产婴儿不同的微生物群落。纽约大学朗格尼医学中心的研究员玛丽亚·格洛丽亚·多明戈斯-贝洛研究发现,如果婴儿是经由阴道出生,那他(她)身上的微生物就与母亲阴道的微生物组相似;如果婴儿是剖宫产出生的,那身上的微生物就与成人皮肤上发现的微生物相似,与顺产婴儿身上的微生物组完全不同。
当然,微生物暴露和共生关系并不会在出生后就停止。比如,饮食就有助于塑造不同人们体内不同的微生物组。接受母乳喂养与配方奶粉喂养的孩子,体内的微生物差别很大。其中,吃母乳的婴儿可以接触母乳中的特殊微生物,以及母乳中能促进益生菌增长的特殊糖。而当婴儿开始吃固体食物的时候,婴儿体内的微生物组会继续进化。
另外,每个人的基因组和特定微生物之间都有着清晰的相互作用,有着不同遗传因素的人在接触到相同的微生物时,会经历不同的微生物共生过程、消化过程,甚至表现为不同的痤疮、体味以及其他无数的特质差异。
实际上,居住在我们体内的每一个物种都有着自己的遗传基因组。这些微生物群落所包含的DNA基因组数目要远比我们人体的细胞数量多得多。由于我们每个人都是一个共生体,这些微生物的快速变化也在驱动着我们的身体和进化过程的快速变化。因此,我们也可以将微生物看作继核心DNA基因组和表观遗传基因组之后的第三种基因组。