細菌主宰人體:共生細菌數量為人體細胞10倍

細菌主宰人體

各司其職的細菌

不管是細胞數量，還是擁有的基因數量，寄生在人體表面和內部的細菌都遠超人體本身。現在，科學家正在思考：掌控人體的，到底是我們還是那些共生細菌？

生物學家曾認為，人體是一座生理之島，完全可以自行調控身體內部的運轉。我們的身體能分泌消化酶消化食物，合成營養物質維護身體組織和器官；可以感受到自身發出的信號，比如飢與飽；免疫細胞能識別危險的微生物(病原體)，向它們發起進攻，同時避免傷害到自身組織。

但在過去十多年中，研究人員發現，人體並不是一座自給自足的世外小島。它更像一個複雜的生態系統，一個龐大的社會。在我們的身體內，住著數以萬億計的細菌和其他微生物。它們寄生在我們的皮膚、生殖器、口腔，特別是腸道等部位。實際上，人體細胞並不是人體內數量最多的細胞，共生細菌的數量是人體細胞的10倍。由微生物細胞和它們所包含的基因組成的細菌群落，不僅不會危害我們的健康，反而對人體有益，能幫助身體進行消化、生長和防禦。

小小的細菌居然有如此大的影響力。生物學家已經對人體內數量最多的一些細菌，進行了深入研究。最近，他們又開始研究其他細菌。這些研究，有助於我們更加了解自己身體的功能。也讓我們更清楚，為什麼有些疾病發病率越來越高，比如肥胖症和自身免疫性疾病。

你看不見我

提到身體內的微生物，人們通常會想到病菌。事實上，研究人員也在很長一段時間，只關注那些有害病菌，忽視了那些有益的細菌。美國加州理工學院的生物學家薩基斯· K · 馬茲曼尼安(Sarkis K.Mazmanian)認為，這源於我們的一些錯誤認識。「孤芳自賞迷住了我們的眼睛，人類自以為擁有所有保持健康所需的功能，這些有益細菌雖然不屬於人體，卻相伴我們一生，它們是我們身體內不可或缺的一部分。」

人從很小的時候開始，體內就有一個微生物群落，當然，這些細菌並不是與生俱來的。每個人都是在與周圍環境接觸的過程中，漸漸形成自己的共生細菌群落的。一般說來，子宮內沒有細菌，所以生命之初的胎兒是真正無菌的個體。但是，當新生兒通過產道時，母親體內的共生細菌，就會轉移到嬰兒身上，並開始繁殖。隨著與父母、祖父母、兄弟姐妹、朋友，還有床單、毯子、寵物等的接觸，嬰兒體內的細菌會變得越來越多，到嬰幼兒晚期，我們體內已經形成了地球上最複雜的微生物群落。

大約5年前，科學家開始研究這種微生物生態系統。當時他們面臨一個難題——腸道內的細菌已經習慣了以群居方式、在無氧環境中生存，單個細菌在開闊的培養皿中根本無法存活。現在，這個難題已經解決了。研究人員不再研究細菌個體，而是改成研究細菌的基因——即鏈狀DNA和RNA的結構。由於DNA和RNA可在常規的有氧實驗環境下進行研究，因此科學家可以從人體中提取細菌樣本，再從樣本中提取遺傳物質進行實驗分析。

每種共生細菌都有自己的「身份證」——16S核糖體RNA基因，在每種細菌中，這種基因都不一樣。該基因可以編碼核糖體中特定的RNA分子(核糖體是細胞中負責合成蛋白質的機器)。科學家試圖通過確定這類基因的序列，打造一本「人體細菌手冊」。這樣，我們就可以知道自己體內有哪些細菌，和別人體內的細菌有什麼不同。

接下來要做的，是分析細菌群落中的其他基因，搞清楚哪些細菌在人體中比較活躍、有什麼功能。這項工作也非常複雜，細菌不僅數量巨大，在提取過程中它們的基因還會混在一起。鑑定一種基因屬於哪個菌種很難。相對而言，鑑定一種細菌基因是否活躍就比較簡單了。幸運的是，在最近十年中，我們有了更強有力的計算機和超快的基因測序儀，只要不怕麻煩，完全可以完成過去無法完成的細菌分選和分析工作。

在美國和歐洲，各有一組科學家利用這種新技術，對人體內的細菌基因進行統計。2010年初，歐洲小組發表了他們對人體消化系統中細菌基因數目的統計結果——330萬個基因(來自1 000多個菌種)，差不多是人類基因數量的150倍(人類有2萬~2.5萬個基因)。

在研究人體內細菌群落的過程中，有許多令人驚奇的發現——比如，你幾乎找不到細菌群落組成完全一樣的兩個人，即使是同卵雙胞胎。人類基因組計劃(Human Genome Project)已證實：所有人的DNA99.9%都是相同的。看起來，細菌基因的變異對人類個體的命運、健康、行為造成的影響，遠勝於我們自己的基因。不同人的體內，細菌種類和數量雖然大不相同，但對於大多數人來說，他們體內的、發揮關鍵作用的有益細菌

基因其實都差不多，儘管這些基因來源於不同的菌種。另外，即使是最有益的細菌，如果它們在不恰當的地方大量滋生的話，也可能導致嚴重的疾病。比如，細菌跑到血液中，就會導致敗血症；進入腹部器官之間的組織網絡中，就會導致腹膜炎。