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第九章 人的意识是500万亿个微生物的代表（第3页）

多形拟杆菌是一种最优秀的碳水化合物降解细菌，能够将许多植物类食品中的大分子碳水化合物降解为葡萄糖和其他易消化的小分子糖类。人体中没有基因可以合成降解碳水化合物的酶，而多形拟杆菌的基因，能合成260多种消化植物成分的酶，从而帮助人体高效地从橙子、苹果、土豆、小麦胚芽等食物中提取营养素。

通过对小鼠进行实验，研究人员发现，多形拟杆菌可与宿主发生相互作用，向宿主提供营养物质。研究人员先将小鼠饲养于一种完全无菌的环境中（保证它们不携带任何细菌），然后再让小鼠与多形拟杆菌接触。2005年，美国华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员发现，多形拟杆菌通过食用多糖分子，即结构复杂的碳水化合物而存活。多形拟杆菌会让这些营养物质发酵，生成短链脂肪酸（也就是它们的排泄物），为小鼠提供养分。通过这种方式，细菌从那些本来无法消化的碳水化合物中得到了热量，比如燕麦片中的膳食纤维。研究人员还发现，如果要获得相同的体重，那些没有携带多形拟杆菌的小鼠，需要比携带了这种细菌的小鼠多吃30%的食物。

幽门螺旋杆菌：幽门螺旋杆菌是可以在胃内酸性环境中旺盛生存的少数病菌之一，原来人们认为它是引发胃溃疡的病原菌。人们使用抗生素来治疗胃溃疡，这使由幽门螺旋杆菌引发的溃疡发病率下降了50%多。但是现代科学证明该细菌实际上是一种与人体共生的有益细菌，对大多数人都是有益的。它可以调节胃酸水平，创造既适合它生存也适合宿主（人体）的环境。比如，当胃酸分泌过多时，幽门螺旋杆菌会大量繁殖，同时细菌内开始产生一种蛋白质，使胃部减少胃酸的分泌。不过，对于易感人群来说，这会加重幽门螺旋杆菌引起的溃疡。

科学家早已知道，胃可以产生两种与食欲相关的激素：一种是告诉大脑人体需要进食的饥饿激素，另外一种是提示胃已经饱满，不需要再吃的瘦素。

纽约大学的教授马丁·布雷泽（MartinBlaser）和同事2011年做了一项实验，一组携带了幽门螺旋杆菌，另一组则没有携带，然后比较两组受试者饭前饭后的饥饿激素水平。结果显示：携带幽门螺旋杆菌的人，饭后饥饿激素水平会降低。

没有幽门螺旋杆菌的人，则没有这种能力，这说明幽门螺旋杆菌可以调节饥饿激素水平，即食欲高低直接导致人的进食的多少。一项对92名退伍军人的调研显示，使用抗生素导致幽门螺旋杆菌消失的人，比那些未受感染、同等条件的人体重增加得快。也就是说，胃部没有该细菌的人饥饿激素水平不能适时下降，导致饥饿感延长，从而进食增加。

免疫系统与细菌的共生：科学家发现，一些线索指向一种非常新颖的观点：经过亿万年的进化，人体内的细菌群落和免疫细胞已经互相妥协、包容、和平共处。在过去几十亿年的生物进化历程中，细菌有的像线粒体、叶绿素一样，融合进入动植物的身体细胞里面，成为生命运转必须的一部分。有的细菌虽然独立，但是已经成为人体及动物体内的重要环节，这些细菌与人体细胞及免疫系统，组成共同联盟，共同合作，弥补人本身的生理及DNA缺陷。这些有益菌甚至与免疫系统合作，攻击共同的病毒敌人。

T细胞会识别和反击入侵人体的病原体，同时还会引发一系列炎症反应（肿胀、变红、发热等）来痛击病原体。这些促炎T细胞为抵御病原体的危害，会释放一些毒性化合物，这些有毒物质会破坏人体自己健康的的组织。但人体在产生大量T细胞后，又会很快产生调控性T细胞，抵消促炎T细胞产生的效应，最终使得炎症反应减弱，这使免疫系统不再攻击人体自己的细胞和组织。好斗的促炎T细胞与控性T细胞之间保持平衡，就会使人体保持良好的健康状况。

多年来，研究人员都认为这种平衡的系统，完全是由免疫系统自己生成的。但2011年，美国加州理工学院的马兹曼尼安和同事发现，大多数人（约70%~80%）体内都有一种细菌——脆弱拟杆菌。这种细菌可以释放消炎物质，帮助免疫系统保持平衡。马兹曼尼安认为：这个事实再一次说明，我们并不是自己命运的主宰者，细菌可以使我们的免疫系统运转得更好，这可能是一个颠覆传统的观念，免疫系统后面的驱动力，正是那些共生细菌。脆弱拟杆菌对人体非常有益，帮助我们弥补了人体本身DNA的不足，很多时候，它对我们的免疫系统发号施令，进行操纵。但是，与许多病原体不同的是，这种操纵并不会抑制或减弱我们免疫系统的性能，相反，还有助于免疫系统发挥功能。我们体内的其他有益细菌，也可能对免疫系统有相似的作用。它们增强抗体的产生，激活白细胞（巨噬细胞）吞噬细菌和癌症细胞，预防致病菌对我们细胞的依从性，等等。

其他有益菌也为人体提供了各种帮助，比如乳酸杆菌可吸收高温烹调的肉类产生的致癌化学物。双歧杆菌可产生抗肿瘤物质，帮助人类白细胞摧毁日益增长的肿瘤细胞。一些有益菌还能积极降低致癌物质浓度，如亚硝胺。

在人体肠胃系统内，细菌的丰富的多样性更重要。肠道菌群组成越丰富多样，人的身体状况就越好。细菌可以帮助人体生成维生素，帮助人体的免疫系统发育成熟并变得强大。肠胃系统中的许多细菌与神经细胞和激素生成细胞相互沟通，使身体跟踪察觉到身体与饮食的状况。而且，细菌生成的各种活性物质能够进入到血液中，以各种各样的方式影响人体，影响人体组织发育。这种情况在各种其他动物体内同样的在上演。

身体内的无声战争

健康的人体内有益菌约占30%，中性菌约占60%，恶性菌约占10%。人体细菌可分为3部分：有益菌（有合成维生素、降解食物残渣等作用，如双歧杆菌和乳酸杆菌）、条件致病菌（在一定条件下对人体有害，一般情况下对人体有点好处，如大肠杆菌）和致病菌（对人产生危害的细菌，如产气荚膜杆菌、绿脓杆菌等）。

噬菌体把自己的DNA注入细菌，把它作为一个宿主产生更多的病毒，噬菌体感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等，噬菌体有时有益，有时有害，益是因为它会“吃”掉某些在人体内的病菌，可能起到治病的效果。害是因为它可能会“吃”掉一些益菌或其他本身属于害菌但被人利用做一些有益的事的细菌或真菌，比如，大肠杆菌、葡萄球菌、酵母菌。

此外，人体内肠道内存在像梭状芽孢杆菌、链球菌、类杆菌这样的腐败菌，一旦腐败菌占据优势，就会催人衰老，诱发肿瘤或引起肠炎。而日常中正常菌群占优势，腐败菌繁殖就会被会被抑制。对于大多数人来说，他们体内的、发挥关键作用的有益细菌，即使是最有益的细菌，如果大量繁殖在不恰当的地方，也可能导致严重的疾病。比如，细菌跑到血液中，就会导致败血症。细菌进入腹部器官之间的组织网络中，就会导致腹膜炎。

人的年龄越大，有害菌占的比重越大。随着人年纪增大与饮食结构的调整，身体内肠道内的有益菌、有害菌在人体内微生物所占的比例会做出相应的调整。

到中年后，有害菌逐渐增殖，而益生菌群逐渐减少，有益菌与有害菌经常在肠道内互相斗争，更长时间内有益菌布满肠道的表面，使有害菌没有生存的位置，这样使有害菌因为缺失营养而使其发育受到抑制。因此有益菌在肠道内生长、繁殖，就能构筑成一个生物屏障，阻止外面有害病原体入侵肠道。同时，肠道也是人体免疫器官，有益菌可以分泌一些抗原物质，激活并强化肠道的免疫系统。一些细菌有时通过装死可以逃脱抗生素的惩罚。

在一般环境下，条件致病菌是无害的，但在环境变化下，比如机体受凉、过度疲劳、精神受到强烈刺激或创伤时，人体免疫力就会下降，就会激发条件致病菌变化走向致病菌一边，如金黄色葡萄球菌会引起化脓性病变，变形杆菌会引起腹泻。而对于一些细菌来说，本身就会致病，如结核杆菌引起肺部、肾脏结核，伤寒杆菌引起伤寒，肺炎双球菌引起肺炎。

失菌之痛——人类的潜伏危机

有人因为感染病毒而使用大量抗生素，甚至有的病人长期使用多种抗生素，结果导致人体中大量的正常菌群死亡，破坏了原先的平衡环境，导致某种条件致病菌、霉菌大量繁殖而引起肺炎、肠炎、败血症等。在菌群失调的情况下，病情恢复的难度加大。

斯坦福大学医学院的研究人员利用无菌环境出生和喂养的小鼠展开了一系列实验，用来模拟使用抗生素情况下的人体环境。研究人员发现，肠道中的这些坏细菌利用好细菌释放的营养物质。艰难梭或者伤寒沙门氏菌能够利用唾液酸作为能量来源，但却不能分解肠道粘液，也不能释放其他细菌需要的岩藻糖。在缺乏大量其他正常细菌进行营养竞争的情况下，多形拟杆菌生成了过剩的唾液酸，导致有害菌获得营养后大量滋生。这两种有害菌积累到一定数量后，就会通过诱导炎症来消除有益菌。而炎症会损害正常肠道生态系统的恢复，但沙门氏菌和艰难梭菌却能在这一条件下旺盛繁殖。抗生素成了肠道致病菌的“帮凶”。

有害菌占据优势将使人体面临威胁，甚至付出生命代价。

如果小鼠不接触病原体，仅用抗生素处理，在抗生素治疗大约3天后随着共生菌开始恢复唾液酸的浓度会恢复到正常水平。这项近似抗生素破坏的肠道微生物系统的研究发表在《Nature自然》杂志上。

除了抗生素乱用导致有益菌群死亡失去平衡外、有些人使用同位素或激素也会导致菌群失调。所以除了因病毒防治或特殊工种的需要之外，人们不应该轻易使用消毒剂、抗生素、（如空气）消毒剂，也不要经常用杀菌剂对口腔、皮肤、隐私进行消毒。避免正常菌群失去平衡，使人体天然免疫保护机能下降，导致致病菌和条件致病菌的生长繁殖，引发身体疾病诞生。

在美国，80%的老一辈体内都携带有耐酸的幽门螺旋杆菌。而现在，只有不到6%的美国儿童，在检测幽门螺旋杆菌时，结果为阳性。纽约大学的教授马丁·布雷泽认为：这些儿童经常使用高剂量的抗生素，他们体内的微生物组成，已经发生了很大改变。比如，大多数美国医生都用抗生素治疗儿童中耳炎，可能正是由于青少年大量使用抗生素，改变了他们肠内细菌的组成，才导致儿童肥胖症日益增多。在细菌群落中，不同的细菌会分别对人体脂肪、肌肉和骨骼干细胞产生不同的影响。而让青少年使用抗生素，会消灭某些特定的细菌，干扰正常的生理信号传导，最终导致脂肪细胞过剩。

随着幽门螺旋杆菌和其他细菌的不断消亡，人们食用高热量食品，劳动越来越少，滥用抗生素，大量使用化学品，人体内微生物群落的生态平衡似乎正在被打破。这不仅仅会影响肥胖问题，而且一旦进化出超级病毒，如果再也没有帮助人体抵抗这些病毒的有益细菌的话，也许就像艾滋病一样，人类将面临着重大生存危机。

美国加州理工学院马兹曼尼安认为：我们在努力使自己远离病原体的同时，也断绝了自己与有益微生物之间的联系。我们的本意是好的，但我们将为之付出沉重的代价。如果人体没有脆弱拟杆菌，将导致人体免疫系统的紊乱。因为脆弱拟杆菌产生的多糖A对免疫系统发送信号，令其产生更多的调控性T细胞，避免那些好斗的T细胞攻击它们所撞见的任何东西，包括人体自己的组织。近年来免疫系统疾病，比如克罗恩氏病、I型糖尿病、多发性硬化症等疾病的发病率提高了七八倍，就与有益细菌的减少有关。导致这些疾病的，既有自身原因，又有外界原因，作者相信外界原因就是共生细菌群落，它们的改变正在影响我们的免疫系统。我们生活方式的改变，导致微生物群落发生改变，脆弱拟杆菌和其他抗炎微生物减少，进而导致调控性T细胞发育不良。对那些遗传学上的易感人群来说，这种变化可能会导致免疫性疾病和其他疾病。

现代社会，很多儿童要矫正变形的牙齿，一方面，这与饮食中缺乏硬质食品有一定关系，另一方面人类口腔中的细菌随着饮食结构的变化，也在变化。2013年2月，一个由澳大利亚阿德莱德大学、英国阿伯丁大学凯斯·多布尼等参与的国际研究小组，经过17年对古人类牙石中保留的细菌DNA的研究，从进化角度揭示了饮食变化对人类健康状况造成的影响，这个时间跨越了从石器时代到后工业时代7500年的历史。相关论文发表在最近出版的《自然—遗传学》上。该研究领导阿德莱德大学的艾伦·库珀教授认为：这些古代基因记录显示，当人类进入农耕时代，工业革命带来了食品加工业，人们的饮食习惯也随之改变，口腔细菌开始向不利的方向发展。随着种植业的出现，人类口腔细菌组成发生了明显变化，而再一次显著改变是在大约150年前，工业革命时期出现了糖和面粉加工业，口腔细菌菌种多样性减少，能导致龋齿的菌种占了统治地位，而现代人的口腔基本处于持续不断的疾病中。

随着现代社会的科技发展，世界与西方医学走过了一个弯曲的道路，比如对抗生素的乱用，植物体内转入病毒及细菌的基因，导致产生不明调节人体的机制。远离农村生活使人无法接触新鲜的蔬菜，不良的蔬菜熟食习惯，越来越多的现代工业食品及添加剂的使用，现代化汽车及工业污染对人体免疫系统危害的加重，地球生态环境的不断加重，这些现代化的副作用也都在不断地呈现。如果几十年前人们对抗生素还抱有盲目的崇拜，从来没想过它对人体有益菌的伤害，那么今天转基因在商业利益驱动下正在悄悄地改变着传统农业与人们的饮食安全，我们是否应该更加谨慎对待呢？

细菌群落是人体内不可缺失的重要组成部分，没有它们生命将无法维持。人体肠胃系统与大量细菌部落形成一个庞大的生态系统。大量友好细菌不仅帮助人体品尝味道，表达情绪，而且在消化、生产维生素、调节激活人体免疫功能，破坏食物中的致癌物质，帮助人体免受癌症的侵犯。

有益菌分泌抗菌物质，为肠道提供一个生物防护系统，积极地对抗有害的生物体，使人体处于健康平衡状态。如果这个肠道防护系统被致病病原体破坏。将导致有益菌的生长受到致病病原体的排挤。肠道致病菌威胁肠道健康，抗生素可以帮助人治病，但是抗生素也帮助肠道致病菌杀死有益菌，从而破坏人体防护机制与免疫系统。人体失去有益菌也与人们的生活习惯相关。国际上细菌的作用越来越受到科学界与医疗界的重视，人们试图通过恢复人体的细菌群落来治疗一些重大疾病，恢复一些慢性疾病患者的身体健康。

肥胖是心血管病、糖尿病、骨质疏松症和包括一些癌症在内的其他疾病的一个风险因素。在现代化生活下，人们缺乏足够多的运动，食用高能量的食物，这些生活方式导致代谢疾病变得越来越普遍。全世界肥胖病人越来越多：2005年，全世界有四亿肥胖病人，科学家预计到2015年将会有7亿。有些人似乎更容易肥胖，科学家一直探索肥胖的原因。

中国遗传学会国际合作委员会主任杨焕明院士领导的研究小组做了小鼠的肥胖实验。筛选两只白鼠，喂养方法都一样，食量也一样，一只胖，一只瘦。怎么给胖白鼠减肥呢？其他都不动，只把它肠子里的微生物换一换，这样一来，胖的现在变瘦了，瘦的变胖了。

2013年8月，由法国JeroenRaes博士等人领导的一个国际研究小组利用DNA分析和生物信息方法绘制出了人类肠道菌群的图谱。该研究发现微生物丰富多样性少的群体比丰富多样性多的群体显现出更多肥胖的特征。该研究针对292名丹麦人的肠道菌群进行遗传分析，结果显示有14的人的肠道菌群基因跟相比，平均水平要少40%，细菌数量也相应减少。这14的人不仅肠道细菌数量少，他们的细菌多样性也少。通过进一步研究发现，微生物丰富多样性少的人往往携带更多的促炎症的细菌，也含有更多的体内脂肪，患上前期糖尿病、Ⅱ型糖尿病、缺血性心血管疾病等与肥胖相关的疾病的风险更高。微生物丰富多样的人则包含更多的抗炎症细菌。研究结果发表在《Nature自然》杂志上。

在发表在同期《自然》杂志上的另一项研究中，由法国国家健康与医学研究院（INSERM）领导的一支研究小组证实通过维持至少6周的低脂饮食，身体超重者肠道内菌群数量和多样性都得到了改善。这意味着如果改变饮食习惯，人们就可以修复自身的一些肠道菌群损害。

肠道菌群实际上可被视作像我们的心脏和大脑一样的一种器官，因此必须以最好的方式来照顾有益健康的菌群。

中医粪便移植治疗方案渐成为西方医学界的“香饽饽”：2013年9月2日，中国科学报消息，粪便移植为治疗很多疾病提供了新希望，而这种治疗方案最早来自于一千几百年前的中医。