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    为什么有的人特别招蚊子？

    演讲的力量

    你为什么而工作

    我父亲是恐怖分子

    安静的力量

    爱情数学：如何用数学找到真爱？

    我们为什么要去火星？

    未来建筑的100种可能

    像TED一样演讲

    医学的真相

    瞬间打动人心的设计

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com为什么有的人特别招蚊子？

    ——小小微生物告诉我们的事

    [美]罗布·奈特 [美]布伦丹·布勒 著

    梁本彬 潘翠翠 译

    中信出版社

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com[更多新书，朋友圈首发，微信ghw1361]

    目录

    前言 为什么有的人特别招蚊子？

    第一章 人体到底寄居着多少微生物？

    第二章 微生物是父母给孩子最好的礼物

    第三章 微生物与人类健康息息相关

    第四章 微生物对情绪及行为的影响

    第五章 打造更好的人体微生物环境

    第六章 抗生素能频繁使用吗？

    第七章 微生物与人类未来

    附录 如何了解自己的微生物组

    致谢

    参考文献

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com向我父母艾莉森(Allison)和约

    翰(John)的基因、想法和微生

    物致敬

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com前言

    为什么有的人特别招蚊子？

    关于你，我们已知：人类，双足动物，拥有高贵的理智、无限的

    才能，集万物之大成，从未仔细阅读过一份《最终用户许可协议》

    ——只是勾选了复选框而已。现在来认识一下你的其他部分：数万亿

    的微小生物生活在你的眼睛里、耳朵里以及肠道里。我们体内的微观

    世界具备重新定义疾病、健康和人类自身的潜力。

    由于新科技的出现，尤其是近几年涌现的新科技，科学家们如今

    比以往任何时候都更清楚地了解我们体内的微观生命形式，他们的研

    究成果更是让人瞪目结舌。单细胞生物，即微生物，不仅数量比我们

    想象的要庞大，几乎存在于身体的每一个角落和缝隙，而且作用比我

    们想象的更为重要，几乎关系着人类健康的方方面面，甚至连性格也

    受其影响。

    这些存在于我们体内和体表的微小生物集合，被称为人类微生物

    群(human microbiota)，它们的基因被称为人类微生物群组(human

    microbiome)。像许多科学突破性发现一样，发现微观世界这一事

    实，也打击了人类的自尊心。天文学告诉我们，地球不是宇宙的中

    心；进化论指出，人类只是哺乳动物中的一员。人类微生物组图谱则

    告诉我们，即使是在我们体内，也充盈了能够自行设定目标和安排日

    程的独立或共生的生命形式。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com我们的体内究竟有多少微生物呢？人是由大约10万亿个人源细胞

    组成的，但是人体携带着大约百万亿个微生物细胞[1]。这意味着：你

    的大部分都不是你自己。

    但我们并非只会招来传播感染的致病病菌的不幸的宿主。事实

    上，我们的生活与整个微生物组一直保持着平衡。这些小生物绝非懒

    惰的宿客，而是在我们生活的方方面面扮演着不可或缺的角色，包括

    消化、免疫反应甚至行为举止等。

    我们体内的微生物群(community of microbes)，其实更像不同社

    区的集合。不同组的微生物群寄宿在身体的不同部位，各司其职。寄

    生在嘴里的微生物与驻留在皮肤上或肠道里的微生物是截然不同的。

    我们的身体不是孤立的个体，而是一个完整的生态系统。

    人体微生物的多样性甚至可以帮助解释某些身体的奇怪现象，而

    我们之前一直把它们归咎于运气的好坏。举例来说，为什么蚊子似乎

    更喜欢吸某些人的血？这些小家伙们很少咬我，但是我妻子阿曼达却

    颇受蚊子的青睐。事实证明，对蚊子而言，有些人的血液比其他人的

    更加美味可口。血液味道不同的一个重要的原因在于，我们的皮肤上

    有着不同的微生物群(更多详细说明请参见第一章)。

    它们的作用还不止这些，因为不同人携带的微生物大相径庭。你

    可能知道，就人类遗传物质而言，我们几乎都是相同的，你与坐在你

    旁边的人的相似度为99.99%。但是，人与人在肠道微生物方面的差

    异就天上地下了——也许你们两人肠道内的微生物只有10%的相似

    度。

    这些区别解释了人与人之间存在差异的原因——从体重不同到过

    敏源与过敏反应的不同；从我们生病的概率差异到焦虑程度不同。虽

    然我们才刚刚开始了解这个广阔的微观世界，但是这方面研究成果的

    影响却是深远的。

    微生物世界的多样性真是令人难以置信，但下面的事实会让你更

    加兴奋：大约40年前，我们还不知道单细胞生物的数量和种类究竟有

    多少。在此之前，我们对归类世界万物的基本思想，来自出版于1859

    年的查尔斯·达尔文所著的《物种起源》[2]。达尔文勾勒出的进化树，是根据生物共有的身体特征来归类的，比如短吻雀、长喙雀，以此类

    推，这也成为我们归类物种的依据。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com人类对生命形式的传统了解，基于裸眼或通过显微镜所看到的东

    西：较大的生物被归类为植物、动物和真菌；其余的单细胞生物被归

    类为原生生物和细菌。我们对植物、动物和真菌的概念是对的，但是

    我们对单细胞生物的了解完全是错误的。

    1977年，美国微生物学家卡尔·乌斯和乔治·福克斯通过比较细胞

    层次的生命形式，运用rRNA(核糖体核糖核酸)，绘制出了生命

    树。这种RNA(核糖核酸)与DNA(脱氧核糖核酸)相似，存在于

    每一个细胞中，可以用来制造蛋白质。卡尔·乌斯和乔治·福克斯揭露

    出一个令人震惊的事实：单细胞生物比所有植物和动物的总和还多。 [1]事实证明，动物、植物和真菌；人类、水母和蜣螂；每一根海

    藻、每一片苔藓和每一棵高耸的红木；每一种地衣和蘑菇……我们的

    眼睛能看到的所有生命，都只出现在生命树树干末端的三个小树枝

    上。单细胞生物——细菌、古细菌(是由卡尔·乌斯和乔治·福克斯发

    现的)、酵母菌和其他细菌——在生命树上则占据着主导地位。

    几年前，我们对人类体内微观生命的了解取得了惊人的突破。新

    技术(包括DNA测序技术)取得的进步，以及计算能力的井喷，成

    为取得突破的关键。现在，利用新一代测序方法，我们可以从身体的

    不同部位采集细胞样本，迅速分析里面包含的微生物DNA，并把全

    身样本细胞的信息结合起来，以识别寄居在我们身上的成千上万种微

    生物。我们发现细菌、古细菌、酵母和其他单细胞生物(如真核生

    物)共同拥有的定义其基因图谱的基因组，比我们人类的还要长。

    然而，新的计算机遗传算法可以更容易地解释所有的遗传信息。

    具体来说，我们现在可以创建自己的微生物地图，并与身上不同部位

    的微生物组进行比较，也可以与其他人身上的微生物组进行比较。我

    们不断了解到的许多知识都来自人类微生物组项目。这个研究项目由

    美国国家卫生研究院(NIH)资助，耗资1.7亿美元。到目前为止，所

    资助的200多名科学家已经分析了至少4.5万亿字节的DNA数据。而这

    仅仅是一个开始，国际上其他组织和机构也都在努力，例如欧盟资助

    的科研小组“人类肠道元基因组计划”(MetaHIT)一直在补充和分析

    更多的数据。

    这种分析的成本正在迅速下降，越来越多的人因而有机会了解寄

    居在其体内的微生物的多样性。大约100年前，如果你想了解自己的

    微生物组的构成，大概需要花费1亿美元。现在只需要花费100美元就

    可以获得这些信息——这么便宜，以至于可能不久微生物组的构成就

    会成为医生要求的常规医疗检测项目。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com为什么医生想了解你的微生物组呢？因为新兴的研究表明，微生

    物和多种疾病之间存在着我们以前所不知道的联系，这些疾病包括肥

    胖症、关节炎、自闭症和抑郁症等。随着对这些联系的了解不断加

    深，我们也看到了未来治愈这些疾病的曙光。你能想到的任何事情，都会对微生物组产生影响：药物、饮食甚至你是否是家里最大的孩

    子，或者你有多少个性伴侣等。在下面的章节中，你将会了解到，微

    生物已经深深地融入我们生活的各个方面。是的，微生物正在重新定

    义人类。

    [1] 值得注意的是，最近美国微生物科学院的报告称，通过增加人类细胞计数，这一比率

    被降低到了3:1。但无论哪种方式，我们的微生物细胞数量要远远多于人类细胞。详见网

    站：http:academy.asm.orgindex.phpfaqseries5122-humanmicrobiome.

    [2] 可以从古登堡计划的网站(www.gutenberg.orgfles12281228-h1228-h.htm)上获得。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com第一章

    人体到底寄居着多少微生物？

    人体到底寄居着多少微生物？

    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。这个分量使微生物组成为人体内部最大的器官之一——与大脑重

    量相仿，比肝脏略轻。

    我们已经知道，就细胞的绝对数量而言，人类体内的微生物细胞

    要远远多于人体细胞，比例高达10:1。如果用DNA来衡量会怎样呢？

    以这种方式来看，每个人身体里大约有2万个人类基因，但我们携带

    的微生物基因大约有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。

    如果你想保留一点人类的尊严，那就把这当作一个严肃的问题来

    看待。每个人类细胞携带的基因数要多于微生物细胞数，但人体的微

    生物细胞基数甚大，这些微生物细胞所携带的不同种类的基因加起

    来，数目就要远超人类细胞基因数了。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com我们携带的微生物数量繁多，种类复杂。大多数(而并非全部)

    微生物都是单细胞有机体，都属于生命树的三个主要分支。你可能会

    在自己的肠道里发现古细菌，这些单细胞有机体虽然没有细胞核，却

    能正常工作；其中最常见的就是产甲烷菌——这些没有氧气也可以生

    存的微生物，能帮助我们消化，并排出体内的甲烷(奶牛体内也有产

    甲烷菌)。再就是真核生物，如引发足癣的真菌，以及聚集在阴道、有时也寄居在肠道内的酵母菌。而其中最具优势地位的是细菌，如大

    肠杆菌，我们一般认为这是食用未洗净的菠菜而感染的一种疾病，但

    实际上它们存在于大多数人的肠道内，对人类有益无害。

    在新技术的帮助下，我们每天都会发现这些微生物比我们已知的

    更加丰富多彩。这就与我们用粗眼拖网在大海里捕鱼，得到的结论是

    海洋生物只有鲸鱼和巨型乌贼一样。如今，我们在渔网之外发现了更

    多的鱼。例如，你可能会以为，寄居在你的肠道里的任何两种细菌都

    以你刚吃到肚子里的三明治为食，它们十分相似。事实上，它们的差

    别就如同海参与大白鲨的差别一样，这两种生物的行为方式、营养来

    源和生态作用都截然不同。

    那么，我们身上所有的微生物到底寄居在哪里，它们到底在做什

    么呢？让我们通过仔细观察人类的身体来一窥究竟吧!

    皮肤

    据说从战场返回的拿破仑一世，提前给约瑟芬皇后传去消

    息：“我明天晚上到达巴黎，你不要洗澡。”他喜欢心爱女人身上浓郁

    的气味。但是为什么身体会有味道呢？为什么我们不用肥皂、止汗

    剂、浴粉或香水的话，身体会发出臭味？这主要是因为微生物在尽情

    享用我们体表的分泌物，导致分泌物的臭味更浓郁。

    科学家们仍在探讨，这些微生物在我们最大的器官——皮肤上寄

    居所产生的东西到底有什么用途。虽然用途方面尚不确定，但有一点

    是肯定的：它们让身体产生体味，包括那些吸引蚊子的气味。[1]蚊

    子之所以偏爱某些人身上的味道，微生物是始作俑者。这些微生物让

    皮肤产生的化学物质发生代谢变化，变成味道不同的挥发性有机化合

    物，蚊子对其中某些味道情有独钟。不同种类的蚊子偏爱不同的身体

    部位。对冈比亚按蚊 (一种主要传播疟疾的蚊子)来说，吸引它的味道

    来自手和脚而非腋窝。这就给了我们一个有趣的研究方向：在手脚上

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com涂抹抗生素可能会抵御特殊蚊子的叮咬，因为只要杀死了微生物，就

    不会产生吸引蚊子的味道。

    与身上其他的微生物一样，这些寄居在皮肤上的微生物也不是为

    了我们的利益而存在的。但是作为良性居民，它们实际上帮了我们很

    大的忙：只要它们寄居在我们的皮肤上，其他一些难对付的微生物就

    很难感染我们。不同身体部位的皮肤上寄居着不同的微生物，但寄居

    微生物的种类和数量并没有直接联系——腋窝和额头上寄居着许多微

    生物，但种类相对较少；相比之下，寄居在手掌和前臂的微生物虽然

    数量少，但种类很多。[2]女性手上的微生物组往往比男性手上的更

    加复杂，即便男人女人同时洗手，这种差异还是存在，这表明寄居的

    微生物组的不同可能源于寄主之间的差别，虽然具体原因目前尚不清

    楚。[3]

    我们还发现，寄居在人类左手上的微生物与寄居在右手上的微生

    物也不尽相同。我们的双手会做相同的动作，如搓手、掰响另一只手

    的指关节以及触摸相同物体等，每个动作都能让不同的微生物组得以

    寄居。这激发了诺亚·菲勒(科罗拉多大学波尔得分校生态学教授，进化生物学教授)和我的兴趣，我们要尝试重现大规模生物学领域中

    最著名的发现之一。英国生物学家、人类学家阿尔弗雷德·罗素·华莱

    士等人提出了一个详尽的生物地理学理论，用来解释岛屿上生物的分

    布情况，以及物种多样性与岛屿面积之间的关系。[4]与达尔文同时

    代并且也提出了自然选择观点的华莱士，发现了一条至今仍存在于印

    度尼西亚和马来西亚国土上的分割线。这条分割线把亚洲动物区系

    (猴子、犀牛)从澳洲动物区系(鹦鹉、袋鼠)分离出来。我和菲勒

    都想知道，我们是否能够通过用户左手和右手触摸键盘而在键盘上留

    下的不同微生物来找到键盘上字母G和H之间的那条“华莱士分割

    线”，也就是区分键盘左右区的那条线。我们还想知道由于空格键比

    其他键要大，空格键上的微生物种类会不会比其他键上的多呢？

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com我们在研究中找到了那条分割线，但是我们惊讶地发现了一些更

    加值得注意的现象：每一个手指及其对应的按键上的微生物组本质上

    是相同的。我们现在能够把某个人的电脑鼠标与其手掌进行匹配，准

    确率超过90%。[5]寄居在你手上的微生物与其他人手上的是不一样

    的——就微生物的种类中值来说，你俩手上至少有85%的微生物是不

    同的——这就意味着每个人都拥有一套独一无二的微生物指纹。

    我们做了进一步的研究，通过实验来了解人到底触摸某个物体多

    少次才会在上面留下可以被检测到的微生物痕迹。这个发现的科学性

    目前还得不到法庭取证方面的认可，但是犯罪类型的影视剧从这一发

    现中获得了灵感——我们应当说，影视剧稍微降低了取证标准——就

    在我们发表第一篇有关这个发现的论文之后，《犯罪现场调查：迈阿

    密》([CSI:Miami])就播出了一集以微生物法医学为前提的影视

    剧。[1]

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com与此同时，法医微生物学家大卫·卡特最近从内布拉斯加州搬到

    了夏威夷州，他要在那里建立一个尸体农场。你可能会问，尸体农

    场？法医科学家在发现尸体时必须要弄清楚，该人已经死亡多长时间

    了。在法医实验室里，以不同的死亡场景摆放着捐赠来的尸体[2]

    ，法

    医们每隔一段时间就检查一遍，以观察尸体到底是如何腐烂的。尸体

    上微生物的演替十分显著。就像裸露的岩石首先会被地衣覆盖，接下

    来按顺序会是苔藓、小草、杂草、灌木，最后是树木——植物腐烂的

    过程遵循着一个很容易就可以推测出的模式。

    杰西卡·梅特卡夫是我在科罗拉多大学波尔得分校实验室里的一

    名博士后研究员，她用40只死老鼠建立了一个微型尸体农场(这些老

    鼠是在探索治疗心脏病和癌症方法的实验中死亡的)。她发现她能推

    算出放在玻璃箱里死亡3天以内的老鼠的具体死亡时间，这就像依据

    尸虫[6]来推算死亡时间一样精准。那么，为什么还要使用微生物来

    做推断呢？这是因为尸虫需要一定时间才能找到尸体，然而微生物一

    直都在人的身上，这可以让它们在没有尸虫的犯罪现场发挥作用。

    鼻子和肺部

    接下来，让我们来观察一下人类的鼻子。人类的鼻孔里寄居着独

    特的微生物，其中就有金黄色葡萄球菌，这种细菌会给生病的人带来

    葡萄球菌感染。健康的人体内往往寄居着我们认为很危险的微生物。

    我们发现，人类鼻子里的其他细菌可以阻止金黄色葡萄球菌在鼻子里

    安家。另一个有趣的发现是，我们的生存环境极大地影响了寄居在鼻

    子里的微生物的类型。而且小孩子的鼻子里的微生物种类更多，例如

    那些住在农场或农场附近的孩子，长大后得哮喘症和过敏症的概率就

    很小。[7]事实证明，在泥里玩耍对健康是有好处的。

    接下来说说肺部，我们通常只会在肺里找到死亡的细菌。[8]肺

    里接触空气的肺泡壁和毛细血管壁上含有多种抗菌肽，一旦有细菌附

    着在上面，这些微小的蛋白质就会将它们杀死。但是在病人体内，例

    如在那些患有囊胞性纤维症或感染人类免疫缺陷病毒 (艾滋病)的

    病人体内，有时医生们会发现一些诱发肺部疾病的有害微生物。[9]

    人的喉咙里是否寄居着独特的微生物组，或者那些只是口腔微生

    物经过喉咙时所做的短暂停留，在科学上仍然是一个颇有争议的话

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com题。[10]但是，我们可以证明，吸烟的人喉咙里的微生物和不吸烟

    的人喉咙里的微生物是不一样的——这大概可以证明吸烟不仅对人体

    有害，而且对生活在我们体内的微生物也有害。[11]

    口腔和胃部

    你可能听说过寄居在口腔里的有害细菌，这些细菌会引发龋齿和

    牙周疾病。有一种有害细菌叫变异链球菌，它们喜欢腐蚀我们的牙

    齿。伴随着人类农业的发展，微生物也得到了进化，[12]我们饮食

    中的碳水化合物越来越多，尤其是糖类。就像我们不经意间驯化了老

    鼠，让它们习惯了以垃圾里的食物为生那样，寄生细菌也已经习惯在

    我们的身体里生活。幸运的是，大部分寄居在口腔里的微生物都对我

    们有益，它们会形成菌膜来抵挡有害细菌。口腔内的微生物通过生成

    一氧化氮(一种与氧化亚氮有关的化学物质，你可能在看牙医的时候

    接触过)这种化合物来放松我们的动脉，甚至帮助我们调节血压。

    另一种细菌，被称为具核梭杆菌，通常存在于健康的口腔中，但

    也会诱发牙周疾病。[13]有趣的是，在罹患结肠癌的病人体内的肿

    瘤中也发现了具核梭杆菌。[14]我们不知道到底是具核梭杆菌引发

    了肿瘤，还是具核梭杆菌只是简单地适应了肿瘤所处的环境。寄居在

    口腔里的微生物种类也十分丰富。甚至同一颗牙的不同侧面也有自己

    独特的微生物组，这可能受许多因素的影响，包括与氧气的接触和咀

    嚼方式等。

    胃里是一个高度酸性的环境，就像汽车的电池一样，只有少数几

    种微生物能在这里生存。但这些微生物非常重要，其中尤为重要的是

    幽门螺旋杆菌(或简写为H. pylori)，这种微生物很久以前就寄居在

    人类的胃里了，所以我们可以依据胃里幽门螺旋杆菌的菌株来源判断

    人类种群的亲疏关系，以及他们在迁移时到底与哪些人群有过接触。 [15]

    幽门螺旋杆菌在溃疡的形成过程中起了很大作用，这些胃溃疡或

    小肠溃疡是由于胃壁粘膜和肠道粘膜被破坏，胃酸腐蚀人体组织而引

    起的。最初的症状表现为口臭、胃部有灼烧痛感，严重时会出现恶

    心、胃部两端出血等症状。多年以来，医生们把溃疡的成因归咎于压

    力和饮食，建议患者注意休息，禁食辛辣食物、酒精以及咖啡，并推

    荐牛奶和抗酸剂。虽然病人们的症状得到了缓解，但是极少有人完全

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com康复。

    在20世纪80年代，澳大利亚医生巴里·马歇尔和罗宾·沃伦发现，大多数溃疡实际上是由幽门螺旋杆菌感染引起的，可以用针对细菌的

    抗生素或化学药品铋来治疗。马歇尔对此结论信心十足，为了证实这

    一发现，他喝了含有幽门螺旋杆菌的培养液。这一行为虽然导致他得

    了胃炎，但他和罗宾·沃伦最终获得了诺贝尔生理或医学奖。

    然而今天我们了解到，几乎超过半数的人体内都寄居着幽门螺旋

    杆菌。那么为什么不是所有人都会得溃疡呢？看起来幽门螺旋杆菌只

    是引起溃疡的许多危险因素之一：必要但不充分。其实很多人身上都

    寄居着幽门螺旋杆菌以及许多与疾病息息相关的细菌。微生物学的挑

    战和承诺之一，就是要弄清楚这些微生物突袭我们的方式及原因。

    肠道

    接下来，让我们观察一下肠道。我们认为肠道是人体内最大也是

    最重要的微生物组聚居地。假设你是一个寄居在人体的微生物，那肠

    道就是身体这座大厦里的豪宅，有6～9米长，里面遍布角落和缝隙。

    这个环境对微生物十分有利：气候温暖、食物丰富、水源充足，还有

    一个便利的废物处理系统。我们的肠道拥有庞大的微生物种群和丰富

    的可用能源，就像繁华的纽约和盛产石油的沙特阿拉伯一样。

    小肠负责吸收食物中的大部分营养，然后把它们输送到体内循环

    的血液中。大肠负责吸收水分，这里的有益微生物让来自小肠却未被

    消化的食物纤维发酵。这将释放更多的能量供人体使用。因为肠道与

    消化系统一起工作，所以肠道微生物在许多方面都在为我们的新陈代

    谢把关。它们有潜力来支配我们吃什么，可以从食物中吸取多少热

    量，能接触到哪些营养素和毒素，以及如何被毒品影响。

    从科学上讲，肠道微生物组非常重要，而且我们很容易就能采集

    到样本。微生物们会自行抛弃一批微生物，这些微生物无论是死是

    活，通常会随着清晨的粪便排出体外。排泄物中所包含的微生物大多

    来自大肠末端，这些微生物距离肛门很近。[16]虽然寄居在大肠和

    小肠内的微生物之间存在差异，但通过对比不同个体，我们发现这些

    差异是极其微小的。[17]这就意味着，排泄物能很好地证明每个人

    的肠道内都存在着独一无二的微生物。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com当然，从某些方面来看，我们对从排泄物中检测到的微生物的理

    解不够全面。例如，字面上看起来不好的大肠杆菌，已经获得了许多

    关注。它们偶尔以自己的方式从不太干净的餐厅厨房进入食物，但是

    它们本身并不具什么威胁性。我们听说过大肠杆菌，只是因为在排泄

    物中很容易就能找到它们。(如果你在肉类或蔬菜中发现大肠杆菌，这就意味着它们已经被排泄物污染了。)事实上，大肠杆菌并不是肠

    道活动的主要参与者，在大多数健康人体内，大肠杆菌只占万分之

    一。[18]其成名的原因是，它像杂草一样，生命力十分顽强，可谓

    细菌中的战斗机。同大肠杆菌一样，其他许多细菌在培养皿里也被培

    养得十分成功，这对我们理解微生物组起到了极为关键的作用：我们

    之所以能了解它们，是因为它们能在实验室里被培养。

    肠道里的绝大多数微生物很容易发生变化，因此我们到现在还不

    知道如何在体外培养(即在实验室里培养)它们。这些肠道微生物，主要来自厚壁菌门和拟杆菌门这两大细菌群体，[19]它们对于消化

    食物和代谢药物来说十分重要，但也与许多疾病相关，包括肥胖症 [20]、炎症性肠病、结肠癌、心脏病[21]、多发性硬化[22]以及自

    闭症[23]。这就是新一代基因测序技术掀起一场革命的原因——我

    们终于有能力看到以前无法看见的微生物了。

    生殖器

    首先，我们得承认人类的无知：我们对阴茎携带的微生物还不甚

    了解。对于第一个观察到精子的荷兰科学家安东尼·范·列文虎克(对

    他的详细介绍，见后文延伸阅读“微生物简史”)所建立的微生物学领

    域来说，现代微生物学并没有更细致地观察男性的生殖器。然而，人

    们当前已经在此方面取得了一些进展。

    我的一个同事针对青少年性传播疾病的风险，进行了一项非常重

    要的研究。他的工作的一小部分内容，就是观察青春期男孩阴茎内部

    和表面的微生物组。为此，他需要定期收集样本，在青少年每次发生

    性行为之后也要收集。他接到来自样本采集者打来的电话时，就会打

    扮成朋克风格——戴上他的长假发，穿上皮夹克，戴上金链子，然后

    开着研究专用的白色面包车去采集青少年阴茎上的样本。当然，这一

    切都是为了科学。而且孩子们所做的一切，都是由头脑冷静的家长签

    署了知情同意书并允许的。可能是因为会遭到嘲笑，这个领域的研究

    并不多；这就意味着我的这位同事在阴茎微生物组方面的研究，会在

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com前列腺健康方面发挥重要作用。

    然而，有关阴道微生物的研究却十分广泛。有欧洲血统的健康成

    年女性阴道内的微生物主要是几种乳酸菌。这些乳酸菌与酸奶中的乳

    酸菌不一样，但工作机制大体相同，它们可以产生乳酸来保持阴道酸

    性。马里兰大学微生物学和免疫学教授雅克·拉威尔的实验表明，某

    位女性阴道内的主要微生物组会随着时间的推移发生变化，比如在其

    经期，一种叫脱铁杆菌属的代谢铁细菌就会出现在阴道内，以经血为

    食。[24]女性阴道内的微生物，在其与新的性伴侣发生性行为后也

    会发生改变。

    直到最近，许多针对阴道微生物的研究才开始关注性传播感染。

    科学家们已经研究了阴道微生物在细菌性阴道疾病中的作用，同时也

    检查了阴道微生物是否会帮助或阻止各种性传播疾病的蔓延，比如艾

    滋病病毒。

    但事实证明，健康的阴道微生物组看起来各不相同。最新研究表

    明，不同的人种——如西班牙人、非裔美国人、高加索人和亚洲人

    ——所拥有的健康的阴道微生物组是不一样的。正如我们看到的那

    样，从某些方面来说，阴道微生物决定着我们的命运。

    [1] 《犯罪现场调查：迈阿密》第9季第2集。

    [2] 如果想看关于尸体农场有用且有趣的介绍，可查阅作家玛丽·罗奇的《人类尸体的有趣

    故事》(Stiff：The Curious Lives of Human Cadavers)一书。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com第二章

    微生物是父母给孩子最好的礼物

    如果你已为人父母，自然希望给予孩子的一切都是最好的。如果

    你是一个科学家，基于观测数据和统计分析，有时候你会对实验有非

    常具体的想法。而如果你像我一样，是一位研究体内微生物在婴儿出

    生前所扮演角色的科学家，你就会以不同寻常的方式，将这些想法付

    诸实践。

    在我和妻子阿曼达热切期待我们的第一个孩子降生时，我们制订

    了一个非常详细的生育计划，这个计划是与一位临产助手共同完成

    的。但是孩子们，即使在出生前，都不怎么尊重生育计划。2011年11

    月2日，我也参与在内的人类微生物组项目编写团队，终于向主流科

    学杂志《自然》提交了阐述我们研究结果的两篇主要论文。这对我们

    来说是项长期战争，我和阿曼达为此付出了惨痛的代价。当天我们在

    家庆祝，由于阿曼达还怀着孕，因此我就代表我们两个喝了庆功酒

    ——或者说代表我们3个人。当时距离我们女儿的预产期还有3个星

    期，尚有许多婴儿用品没有准备，不过这些都可以等到临产的早上再

    去买。

    午夜时分，我们躺在床上准备睡觉的时候，阿曼达脸上突然露出

    了奇怪的表情。她起身站到地毯上，说：“我感觉羊水破了。”她拨通

    了医院的电话，医生让我们赶快去医院。我们急忙穿好衣服，跳上

    车，由阿曼达把车开到医院(因为我喝了酒)，尽管我们家距医院只

    有2.5千米，但当时真是如坐针毡。产科医生证实，阿曼达的羊水确

    实破了，事实上，孩子就要出生了，比预产期提前了3周。我们说，好的，我们这就回去拿——连体衣、毛毯、奶瓶——那些我们需要却

    还没买全的婴儿用品。医生告诉我们，阿曼达要生完孩子才能离开医

    院。

    这让我陷入了两难境地：虽然我觉得我迅速就醒了酒，但我还是

    不能开车。我叫了一辆出租车，但司机在找医院的途中居然迷路了

    (对出租车司机来说，我们所在的区不完全属于纽约市)，开了一个

    小时也没到医院。因此，我跟司机说算了吧，我就自己带着所需的婴

    儿用品清单，在下雪天步行回了家。我把清单上所列的、已买的婴儿

    用品成功地装进了3个双肩包里，然后又步行回到医院。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com一切都很顺利，至少看起来是这样的。但是在医院待了24小时之

    后，医生们却越来越担忧了。医生们告诉我们，我们的孩子有胎儿宫

    内窘迫现象。我们咨询了陪伴分娩的助产士，她觉得我们不要再期待

    顺产了，要依赖现代医学。我们的女儿是通过剖宫手术出生的，出生

    20分钟后我就抱着她了。但是今天的医学技术无法解决所有问题。当

    涉及宝宝微生物问题的时候，我们两个亲自动手，把阿曼达阴道内的

    微生物样本涂抹到了女儿身上。我们的孩子需要这些微生物。

    当我们把这个故事告诉别人的时候，他们通常会提出3个问题。

    问题一：为什么要告诉我们这个故事？这是因为我们正在练习什

    么时候把这个故事告诉女儿的舞伴。

    问题二：你们到底是怎么做的？其实没有现成的办法，我们用无

    菌棉签(医用棉签)从阴道采集样本，然后把它们涂抹到女儿身体各

    处：皮肤、耳朵、嘴巴。如果是顺产的话，在她通过产道的时候，阴

    道里的微生物会自然而然地留在她的全身各处。

    问题三：为什么你们认为这样做是一个好主意？这个问题提得很

    好，不过这需要花费一些时间来解释。

    通过产道的时候，你从母亲那里获得了第一批微生物。而且有证

    据表明，甚至在你出生之前，母亲体内就为你准备好了微生物。在怀

    孕期间，几种特殊的乳酸菌[1]会成为女性阴道里的主要菌种。人类

    肠道微生物中高效微生物增多，它们可以从食物中吸收更多能量。遗

    憾的是，这些微生物很容易引起肠道炎症，尤其是在怀孕第9个月的

    时候，这种复杂的现象与其他问题联合作用，会引起腹泻和腹部绞

    痛。

    我们怎么知道女人怀孕期间微生物会发生变化呢？排泄物和我们

    的小助手——实验室小白鼠——会给我们提供答案。由美国、芬兰和

    瑞典科学家组成的国际研究小组把从孕妇身上提取到的排泄物样本转

    移到养在无菌罩里的小白鼠身上——这些小白鼠身上没有其他任何细

    菌。小白鼠被分成两组。一组小白鼠接受的排泄物样本来自怀孕3个

    月的女性，而另一组小白鼠接受的样本来自怀孕9个月的女性。两组

    小白鼠都喂食相同的食物。研究结果表明：接受来自怀孕9个月的女

    性排泄物样本的小白鼠，体重比另一组重，还伴有一些怀孕期间经常

    会出现的代谢和免疫特征。[2]

    通过把微生物移植到小白鼠身上，我们可以研究这些微生物的变

    化能否对怀孕产生影响，以及微生物是否是怀孕的催化剂。人类女性

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com的肠道微生物组可能会改变，这样母亲就可以从饮食中吸收更多的能

    量和营养，并把这些能量和营养传递给自己的宝宝。这些肠道微生物

    也有可能正在准备把自己传递到胎儿那里。我们知道这种现象会出现

    在某些食物单一的动物身上，比如需要消化桉树叶的考拉和需要消化

    血液的吸血蝙蝠。

    胎儿在子宫内的时候，身上是否存在微生物呢？目前人们对此还

    不是很清楚。有报道称，羊水或胎盘里的微生物与早产有关。[3]但

    是这些最初的发现并没有得到广泛关注。当前学界主流的看法是，健

    康的胎儿没有任何细菌。随着科学的进步，这种看法可能会因新数据

    的收集而发生改变。

    人身上的第一批微生物可能在出生时才携带上——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。[4]如果我们相信，这些微生物会进化成一层保护

    膜来保护宝宝，这就讲得通了。这有点像漫画中描绘的场景，这个新

    生儿在翩翩起舞的蝴蝶和鸣禽的欢迎之下，来到这个世界。而实际

    上，婴儿是通过产道挤压才来到这个世界的——全身都是黏糊糊的，看上去像沾满了密密麻麻的微生物。

    现在，我们假设婴儿身上的第一批微生物来自母亲的产道和阴

    道。如果婴儿不是以顺产这种方式出生会怎么样呢？剖宫产分娩率在

    许多国家都呈上升趋势，[5]这倒不是因为剖宫产可以降低内科并发

    症的发病率，而仅仅是因为手术很容易做。

    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

    洛主要研究人类婴儿的微生物组。我与多明戈斯-贝洛博士合作的研

    究结果表明，新生儿身上的微生物组看上去大致相同，这与成年人的

    情况不同——成年人身上有许多不同的微生物生态系统。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。[6]剖宫产出

    生的婴儿更容易得许多与微生物或免疫系统相关的疾病，例如哮喘症 [7]。不过目前许多研究都是相互冲突的，例如在解释肥胖症[8]、食物过敏[9]和过敏性疾病(一种皮疹)的成因方面，存在很大的分

    歧。[10]但如果您或您的孩子是剖宫产出生的，也不用惊慌，最有

    可能的结果就是你们会安然无恙，我们所谈论的诱发疾病的风险还是

    相对较小的。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com然而，不接触我们所适应的微生物组就有可能出现健康问题，这

    是有一定道理的。过去一个世纪以来，每一个顺利成年的人都是经由

    产道出生的，而且身上都有一层微生物组形成的保护膜。这就是我们

    在女儿紧急剖宫产出生后，要给她涂抹阴道微生物组样本的原因：如

    果是顺产，她自然会得到这些。没有任何官方指南来教我们如何操

    作，我们就用棉签来涂抹。

    我们还不知道这是否会对我们的女儿起作用——婴儿样本不能作

    为实际的统计数据。但是，我的实验室正在与多明戈斯-贝洛博士做

    一项试点研究，来测试微生物是否有更广泛的影响。在撰写本文时，我们已经能够确定，顺产和剖宫产的宝宝身上的微生物组自出生之日

    起就是不同的(一个加拿大团队也做了类似的研究[11])，尽管我

    们还没有足够的信息来确定这是否会影响以后的健康以及会如何影响

    健康。

    我们也很难梳理出剖宫产和顺产对人体微生物的影响，因为一出

    生，人类身体的微生物组就会迅速发生变化，变得非常复杂。在出生

    的那一刻，所有经由阴道顺产的人身上都拥有非常相似的微生物组。

    但是到成年后，微生物组之间的差别会很大。

    如果我们与别人身上的微生物差别非常巨大，你可能想知道我们

    与谁的最相似。与我们吃相同食物的人？与我们住在一起的家庭成

    员？与我们住在同一个城市或同一个大陆的人？事实证明，所有这些

    因素都会影响身体上的微生物组，而我们才刚刚开始发现一些比较重

    要的微生物。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com微生物群(这些都是指微生物本身，而微生物组是指它们的基

    因)发展过程中最重要的时期之一就是我们的婴儿时期。康奈尔大学

    微生物学教授鲁思·雷与我的实验室一起进行了一项研究，从一个孩

    子刚出生的第一天起观察他的排泄物，一共观察了838天。[12]观察

    经由阴道顺产的婴儿们的排泄物，我们发现，他们的肠道微生物一开

    始就与女性阴道微生物组相似，最终发展成一个正常的成年人的微生

    物组。但在从婴儿到成年的这段时间里，体内微生物的变化真的很

    大!

    随着孩子一天天长大，他们的排泄物中的微生物组的差异比两个

    健康成年人排泄物中的微生物组差异要大得多。在某种情况下，两个

    儿童从一周到下一周之间的体内微生物差异，比起我们在相关项目中

    观察的250个成年人之间的体内微生物差异还要大。从微生物学的角

    度来说，一开始男孩体内的微生物环境与熊很相似(由于熊的饮食以

    肉类为主，所以肠道微生物非常简单)；而到最后，他们的微生物环

    境与猴子的很相似。一个显而易见的特点就是，在孩子因耳部受感染

    而接受抗生素治疗的时候，从微生物组来看，他不仅像另外一个人，而且看起来还像另一个物种。然而，在经过几个星期的恢复之后，他

    身上的微生物状态又与成人的类似了。这就涉及我们给孩子和自己注

    射抗生素的剂量和频率的问题了。

    饮食也有助于塑造我们体内的微生物组，这种影响其实在很早的

    时候就开始显现了。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。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。当开始吃固体食物的时候，婴儿体

    内的微生物组会继续进化。大约在婴儿6个月时，相较于不同人体内

    的微生物组之间的差别，短期饮食的干预对体内肠道微生物组的影响

    非常小。但是，从长远来看，吃什么你就会变成什么样的人。通过观

    察为期一年的不同饮食的影响，我们发现肠道微生物组最大的变化之

    一，就是调节了两大主要细菌的平衡——一种是消化蛋白质的细菌，另一种是消化膳食纤维的细菌。[13]

    这两类肠道细菌在种类繁多的微生物界也占据着十分重要的地

    位。生活在世界各地的人们，由于语言和文化的不同，肠道内寄居的

    微生物也有差异。拟杆菌属(大多寄居在家畜身上)的微生物在以肉

    食为主的人体内比较常见(我指的是美国人和欧洲人)，而普氏菌属

    在以谷物为主的人体肠道内比较常见。[14]但是具体区别比这个要

    复杂得多。例如，美国人和欧洲人体内的微生物组差异就很大——即

    使来自国土面积较小的国家的人，比如西班牙人和丹麦人，也能用其

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com体内的微生物来分辨居住地[15]——但是比起那些生活方式较为传

    统的人，他们彼此之间的相似程度更高。与美国人相比，生活在马拉

    维的农民(主食是玉米)和生活在委内瑞拉的农民(主食是木薯)，由于他们的主食富含膳食纤维，因此体内的普氏菌属比较多。但是由

    于遗传因素和环境的影响，他们体内的微生物也存在差别。[16]即

    使在更小的范围内，人体内的微生物群也存在差异，例如，日本人的

    基因中有来自海洋的拟杆菌属，这种细菌能够分解肠道内的紫菜，这

    可能是因为日本人习惯吃寿司。[17][注：我的实验室研究发现，圣路易斯(美国密苏里州东部沿海城市)人的体内并没有拟杆菌属； [18]我想说的是，如果你在圣路易斯没有尝试过寿司，那么我就建

    议你不要吃寿司。]

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com你可能想知道饮食究竟是如何控制你的微生物组的。好吧，你一

    定会继续怀疑，尽管迄今为止的发现表明，微生物与饮食、营养不

    良、细菌感染和粉刺之间存在着千丝万缕的联系，但很少有研究会关

    注其内在原理。

    接下来，让我们观察一下环境因素给微生物组带来的影响。在儿

    童时期，环境因素的影响尤为重大。你观察过小孩吗？他们的手指会

    接触任何东西，然后他们会把脏乎乎的手指塞到嘴里。事实证明，这

    并不完全是一件坏事。

    在青少年时期，孩子们拥有的微生物组种类越多——比如那些有

    兄弟姐妹的孩子，家里有宠物的孩子，或者住在农场里或农场附近的

    孩子——他们出现免疫系统缺陷(如枯草热)的概率比在城市里长大

    的孩子越低。[19]即使是成年人，也与家人(包括我们的宠物)也

    共享了许多微生物。就像我们可以利用你留在电脑鼠标上的微生物来

    与你进行匹配一样，我们也可以利用你与别人共享的微生物来精确地

    把你和你的同居伴侣或者你的狗狗匹配起来。[20]

    我们做的大多数事情都不会给我们的微生物带来多少改变，因为

    虽然我们的微生物组都在变老，但仍然是不同的。你身上的微生物组

    与幼儿园同桌身上的微生物组在上学第一天时就不一样；到你们俩都

    退休的时候，身上的微生物组还是不一样。我为我和阿曼达身上的微

    生物的每日变化情况制作了一个视频地图。我们每天都用棉签从身上

    采集微生物样本，一直持续了6个月。她为研究微生物组付出了很

    多，现在她已经停了下来，但我至少还要再研究5年。视频表明，在

    这6个月期间，我们身上的微生物还是有区别的，[21]虽然我们住在

    一起，而且有许多令人兴奋的性爱机会来实现微生物的交换。尽管微

    生物的数量每天都发生着巨大变化，但我们每个身体部位的微生物都

    是不一样的。我们在6个月中所做的不同的事情——去新的地方旅

    游、吃国外的美食等——并没有给我们身体的微生物组带来多少影

    响。

    总体上说，人们肠道内的微生物组在年老的时候种类会更多。

    (至少这适用于健康的老年人：住在医院里的病人和健康状况比较糟

    糕的人体内的微生物组种类比较少。[22])然而，从另一个方面来

    看，生命最后几天与生命最初几天的微生物状况非常相似，比如大肠

    杆菌及相似的变形菌门细菌等，在我们老年和婴儿时期就比较常见。

    我们现在还不知道其中的原因，可能是因为变形菌门就像微生物组中

    的野草，繁殖得很快，所以会在老年人不太健康的肠道和婴儿不太成

    熟的肠道里繁殖。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com如果你不得不更换体内的微生物组，你最想接受来自什么人的微

    生物呢——百岁老人、儿童还是与自己年龄相仿的人？百岁老人肠道

    内拥有十分健康的微生物组是极有可能的，这就是他们能活到这么大

    年纪的原因。但另一方面，寄居在他们肠道里的微生物已经做出了重

    大贡献，有可能正在挥动着自己最后的鞭毛，因此，将它们移植给别

    人是不可取的。同样，从年轻人体内移植微生物组看上去似乎是个不

    错的选择，你有可能会得到一个正常发育的年轻而富有活力的微生物

    组；但是，假设这个微生物在你年轻的时候对你有利，而到了年老的

    时候对你有害，那该怎么办？针对此种假设而做的研究很少。在这一

    点上，科学帮不了我们的忙。现在，你应该不太可能相信任何关于排

    泄物中的微生物移植实验了吧。(关于这方面的更多信息，详见第五

    章。)

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com第三章

    微生物与人类健康息息相关

    作为一名科学家和一个普通人，我对微生物定义与塑造人类的能

    力惊奇不已。我们越来越了解微生物，甚至还能影响微生物，但最让

    我兴奋的却是十分现实的前景，那就是它们可能被用来治疗疾病。

    我们已经开始把人类身上的微生物与许多特殊疾病联系起来了，比较显著的有感染类疾病和炎症性肠病，不明显的有多发性硬化、自

    闭症和抑郁症。

    值得一提的是，虽然我们知道微生物可能会引起某些特殊疾病，但这并不意味着我们已经找到了消灭那些微生物或者治疗某些疾病的

    方法。事实上，这么做可能会造成不可逆转的伤害。事实证明，定向

    饮食或抑制某种酶(一种可以加速某种化学反应的蛋白质)可能比直

    接消灭微生物要有效得多。然而，微生物的前景广阔——发现的全新

    机制可以用来治疗现有手段无法治疗的疾病。

    但是我们首先要问：如何知道哪些微生物与某种疾病之间的关联

    呢？

    最简单的例子就是，某些特殊的微生物对身体健康有着重大影

    响，这从本质上描述了科学家过去150年来对传染性疾病的研究。如

    果接触到沙门氏菌、贾第鞭毛虫或结核分枝杆菌(该细菌会引起结核

    病)等微生物，人就会生病。然后，如果用正确的抗生素(或其他药

    物)来治疗，人就会康复。

    但是等一下，只要接触了微生物就一定会生病吗？

    事实上，我们的患病风险取决于接触微生物的频率、基因构成以

    及其他因素。一些人天生就具有抵抗某些疾病的能力。你可能听说

    过“伤寒玛丽”，她是纽约的一位厨师，20世纪初她携带的伤寒杆菌引

    发了伤寒疾病。她的家人在品尝了她做的美味佳肴后都感染了伤寒

    病，因为饭菜中含有一种不怎么好的伤寒杆菌。但玛丽从来没有得过

    伤寒病。她对自身体内携带的伤寒杆菌有天然的免疫力。这种免疫力

    到底来自哪里？带着这些疑问，研究人员开始普遍使用小白鼠做研

    究，因为我们可以让小白鼠感染，也可以操控小白鼠的基因组，却不

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com会面临道德问题。从这些研究中我们认识到，遗传因素在感染概率方

    面起了重要作用。“伤寒玛丽”的小白鼠版在实验室很容易就能被创造

    出来——不单是伤寒，也适用于其他许多感染。这证明受我们基因影

    响的微生物让我们生病了。

    我们开始意识到，在接触同样的微生物的地方可能会有更多的病

    菌，但我们中只有一部分人会感染疾病。我们还需要更多研究来解释

    个中缘由。

    与此同时，我要介绍几种关键疾病，现在我们怀疑这些疾病可能

    是由微生物引发的。

    炎症性肠病

    炎症性肠病是对消化系统炎症类疾病的总称。溃疡性结肠炎和克

    罗恩病都属于炎症性肠病。肠道微生物和免疫系统之间的关系发生改

    变会引发这些疾病。在试着找到折磨你的病原体的同时，人体的免疫

    系统会与寄居在肠道里的微生物展开斗争，剧烈的腹痛、出血以及频

    繁跑厕所都是斗争的附带产物。

    这些疾病的一个典型标志就是某种细菌的数量增加了。更有意思

    的是，此时病人体内的微生物并不正常工作：它们的新陈代谢功能停

    止了；它们以不同的化学物质为食并分泌不同的化学物质。我们还不

    知道这种行为的改变到底是人体免疫的结果，还是由于微生物出了差

    错。免疫系统并不太关注微生物本身有益还是有害，因为它关注的是

    微生物的行为是有益还是有害。你的免疫系统的工作原理与警察追捕

    逃犯不一样，而是像银行的安保人员，在有人跳过柜台并开始把钱往

    麻袋里装的时候，他们就会愤怒地向敌人开火。

    我们尚不清楚这些炎症性肠病是由肠道微生物组改变引起的，还

    是由于受折磨的基因中的某些东西导致了人体与肠道微生物的关系失

    常，或是由两种因素共同造成的。我们只知道最后的结果是微生物数

    量的变化。

    乳糜泻(腹腔疾病)与炎症性肠病有关，并且还涉及免疫系统：

    当身患乳糜泻的病人食用麦类食品的时候，小麦中天然的麸胺蛋白会

    激活免疫系统，这会让免疫细胞攻击并粉碎肠道内膜。乳糜泻最初是

    由古希腊医生阿莱泰乌斯在公元1世纪或2世纪发现并命名的，但是以

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com前知道的人非常少；在“二战”期间，也就是1944～1945年，荷兰因为

    粮食短缺而出现了“饥饿冬天”，这时荷兰医生威廉-卡雷尔·迪克发

    现，患乳糜泻的病人却活得很好；直到这个时候，乳糜泻才被人们所

    熟知。人们对于乳糜泻是否与微生物组有关系十分感兴趣，但是在这

    个问题上，十多项研究发现，微生物与乳糜泻在本质上没有关系。虽

    然许多研究都发现，乳糜泻患者与健康人体内的微生物组存在差别，但在不同研究中，乳糜泻患者体内的细菌却各不相同。很显然，这个

    模式十分复杂，我们需要做更多的研究，才能理解肠道细菌是否引发

    了乳糜泻，或者是否只是肠道细菌对乳糜泻患者已改变的无麸质饮食

    做出的回应。

    肥胖症

    在2008年到秘鲁旅游以前，我经常称体重。

    我和阿曼达徒步走到印加古道，然后在亚马孙待了一周，在那里

    我们两个都染上了可恶的腹泻——当你住在帐篷里的时候，你肯定不

    想染上腹泻。我们康复之后，不久腹泻又犯了。为了治疗腹泻，我们

    服用了相同的抗生素。回家之后，我们基本上又恢复到旅游之前的饮

    食与运动模式。然而，我在几个月里瘦了大约70斤，从胖子变成了体

    重正常的人。

    体重变化太明显了，我只好买新裤子；我的同事把我拉到一边，问我是否得了癌症，或者是否有别的事情瞒着他们。相比之下，阿曼

    达的体重一点儿也没减。我认为这种差别与我体内微生物发生的根本

    变化有关：我们两个人的身体，在面对同样的疾病和同样的治疗方法

    时，反应完全不同。

    尽管不能只从我们这一对夫妇的研究中得出什么科学结论，但是

    我们的经历却与公布出来的越来越多的研究成果相吻合。我们了解

    到，在肥胖问题中微生物的作用很大。正常大小的无菌小白鼠接受从

    肥胖小白鼠那里移植来的排泄物之后变得越来越胖。这个实验并没有

    把导致第一只小白鼠肥胖的其他因素考虑进去，比如可能是因为喂食

    了不健康的食物[1]，也可能是基因突变[2]。

    你也许会很好奇：导致肥胖的是微生物还是排泄物中的其他东

    西？问得好。为了回答这个问题，圣路易斯华盛顿大学医学中心基因

    组科学和系统生物学负责人、肠胃病学家杰弗里·戈登，以及他实验

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com室里的一队研究人员会问你，是否能够把数百个人体菌株从人体分离

    出来，然后在实验室里培养每一个菌株(不包含排泄物的其余部

    分)，按相同比例把它们与原始样本混合，按体重把这些细菌转移到

    新的宿主上。事实上他们能够做到，并证明体重增加主要是微生物的

    缘故——不是病毒、抗体、化学物质或排泄物中的其他任何东西。更

    值得注意的是，利用从苗条的人身上分离出来的细菌，我们可以设计

    一个微生物组来阻止小白鼠接触到胖乎乎的新室友身上的微生物，这

    样就不会发胖。[3]

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com我的实验室和其他实验室一直无法设计出能够真正让小白鼠(或

    者人)瘦下来的微生物组，尽管这是我们确定的目标。但是在尚未公

    布的研究中，其他研究团队已经使用抗生素来对付喜欢在高脂肪饮食

    中增殖的细菌，来让小白鼠瘦身成功，即便小白鼠们继续坚持不健康

    的饮食方式。

    现在许多为人们制订的时尚减肥法，目标就是要改善微生物组的

    状况，但能证明这一减肥法疗效的证据却很有限。我们不太了解特定

    微生物影响消化和吸收的方式，也就不能进行有针对性的干预。2011

    年，哈佛大学的研究人员在《新英格兰医学杂志》([New Englang

    Journal of Medicine])[4]上发表了他们的研究成果。该研究发现，一些食物会导致体重增加，另一些食物则会让人体重降低。所有食物

    当中，富含脂肪的炸薯条会让体重增加得最快，相信你会对此感到震

    惊。但奇怪的是，两种对减肥最有效的食品竟然是酸奶和坚果，尽管

    二者的脂肪含量都很高。这究竟是怎么回事？其实，微生物可能在其

    中发挥了作用。从小白鼠的研究中我们知道，特定的微生物或微生物

    的组合与体重增加或减轻有关。那么特定的食物和微生物之间是否存

    在着某种可以让我们变苗条的联系呢？

    许多证据表明，你吃的食物会改变你体内的微生物组，比起其他

    微生物，只有某些微生物更习惯这个环境。宾夕法尼亚大学肠胃病学

    教授加里·吴已经证明，长期的(一年或更长时间)饮食习惯，与体

    内整个微生物组有着密切的联系。就是他的团队证实了以碳水化合物

    (面食、马铃薯、糖)为主食的人，体内的普氏菌属更多。相反，食

    物成分中蛋白质尤其是肉类含量比较高的人，体内往往拥有大量的拟

    杆菌属。这两类细菌能帮助我们消化和代谢所吃的食物，但是它们喜

    好的食物不同。我们还没有搞清楚拟杆菌属这类细菌对典型的西方疾

    病如肥胖症和糖尿病的影响，但我们还是很容易联想到通过改变饮

    食，我们就可以培养健康且会让我们变瘦的微生物组。想想就让人觉

    得激动。

    改变某些饮食结构，可以迅速改变我们体内的微生物。哈佛大学

    系统生物学家彼得·特恩鲍和他的同事找到了一些意志十分坚强的志

    愿者，他们要么只吃素食，要么基本上只吃肉类和奶酪。素食主义即

    刻就让肠道微生物发生了变化。同样的，肉类和奶酪食品一夜之间就

    给肠道微生物带来了巨变，让与心血管疾病有关的细菌增加了，例如

    沃氏嗜胆菌。[5]因此，足量的极端饮食能迅速带来负面影响。那么

    问题来了：是否存在一种能迅速带来积极影响的饮食方式呢？

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com过敏和哮喘

    通过降低会引发哮喘和过敏的微生物多样性来预防疾病发生，这

    样的想法可以追溯到伦敦大学圣乔治医学院的大卫·斯特罗恩所做的

    工作上。20世纪80年代后期，斯特罗恩注意到，大家庭中较晚出生的

    孩子得枯草热和相关过敏症的概率比早出生的孩子低；他指出，哥哥

    姐姐把疾病(尤其是典型的儿童疾病)传染给他们，可能帮助他们训

    练了自己的免疫系统，以用来对付真正的入侵者而非尘螨。[6][7]

    作为“卫生假说”而被人们所知的设想，从本质上证明了太爱干净可能

    会导致免疫问题——不接受与人类共同进化而来的细菌和病毒病原体

    的挑战，免疫系统就会因被闲置而焦躁不安。

    从斯特罗恩时代开始，研究的焦点就从麻疹、感冒以及流感等常

    见的感染疾病上转移了，现在我们认为这些疾病的危害非常大。相

    反，现代“卫生假说”以孩子们异常洁净的童年为中心，目的是要让孩

    子们与来自健康资源的多样化微生物保持隔绝，这些微生物可能来自

    土壤、树叶表面，也可能来自家养动物或野生动物。要了解这个原

    理，那就把你的免疫系统当成无线电台：如果你调到一个特定的频道

    上，就可以听到清晰的音乐，但是如果在两个频道之间，那么散布的

    信号就能带来聒噪且让人不舒服的电流声。如果没有信号，免疫系统

    也可能会以类似的方式，寻找其他的替代者。如果你够幸运，花粉或

    花生酱等穿过“电流”的脉冲，仅引发过敏而已；但是如果你不走运，免疫系统可能会抓住你的细胞不放，引起糖尿病、多发性硬化或其他

    自身免疫性疾病。在这里和家长们明确一下：你们还是不要以鼓励孩

    子们吃受污染的肉类、舔舐医院的地板、接近狂暴的蝙蝠，或接触可

    能对自己有害的微生物等其他方式，来挑战孩子的免疫系统。但现代

    卫生假说提出，接触泥土或接触健康的、不同的人与动物，能携带上

    有益细菌，这些可能是很好的预防性药物。

    这么说的证据何在？这方面的研究发展十分迅速，仅在2014年公

    开发表的文章中，就有超过14的文章与此类研究有关。慕尼黑大学

    儿童医院的穆蒂乌斯医师是此领域的先驱人士。她的实验证实，幼年

    时期在农场生活的孩子，患过敏症或哮喘症的风险会更低，[8]某些

    效应可以通过孩子们与稻草、奶牛、牛奶、特定的细菌和真菌接触来

    解释。[9][10][11]我们那总是布满灰尘的家对我们到底有什么影

    响？尽管我们尽最大努力用拖把打扫卫生，但家里似乎还是寄居着各

    种各样的鼻腔刺激物。与预期相反的是，穆蒂乌斯医师和其他研究人

    员已经证明，接触尘螨和猫毛这样的过敏原并不能解释哮喘症为什么

    会发生。[12][13]

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com最近一些有趣的研究表明，在胎儿时期(不是儿童时期)接触微

    生物，可能对减少过敏性疾病的发生有重要作用。[14](但是谨慎

    还是必要的，因为小白鼠遭受病毒攻击或者母体内的小白鼠遭受模拟

    病毒攻击，可能会引发类似自闭症的症状。[15])其他一些前景较

    好但仍处于起步状态的研究表明：

    ·一些益生菌能够减缓过敏性疾病和哮喘[16](特别是

    唾液乳杆菌LS01，它可以缓解某些儿童身上的过敏性皮肤

    炎的症状。)[17]

    ·用抗生素来改变动物体内的微生物可能会诱发过敏性

    疾病。[18]

    ·某些微生物能够缓解小白鼠食物过敏的症状[19]，或

    者在第一时间阻止食物过敏的发展[20]，尽管其他微生物

    也会引起食物过敏。[21]

    有关母乳喂养是否可以减少这些疾病的发病率的数据还有点模

    糊，少数已经完成的研究所显示的结果都比较保守。[22][23]有趣

    的是，简单地生活在一个微生物比较多样化的环境里(比如，一个有

    后院的房子而不是远离公园的城市公寓)，似乎会降低患过敏性疾病

    的风险。[24]很显然，这种环境不仅存在于户外，也存在于室内。

    及早与狗狗接触，尤其是在胎儿时期[25]和一岁左右的婴儿时期 [26]，以后患过敏性疾病的风险就会降低。出人意料的是，我们发

    现养狗却没有孩子的夫妇，微生物的多样性会增加。[27]然而，在

    青春期与猫狗接触会增加患哮喘和湿疹的风险。[28]

    为了降低孩子患哮喘和过敏症的风险，要把这些尚不完善的证据

    整合起来形成处方，不过这真的很难。我总结了如下建议：养一条狗

    (但一定要尽早，最好在产前开始)；住在农场里，这样你的孩子就

    可以接触牛和稻草；在生命的早期尽量避免抗生素；尽可能接触益生

    菌并坚持母乳喂养(尽管最后这两条建议的证据到现在还不怎么充

    分)。一般来说，与多样化的微生物接触，无论是哥哥姐姐、宠物、牲畜或通过不错的老式户外运动，都会有帮助的，即使科学家们还在

    对涉及的微生物进行分类。提高携带微生物的多样性本身才是最重要

    的。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com恶性营养不良病

    与发达国家的人们努力减肥不同，正在进行的研究将有助于我们

    更好地理解微生物在人类苦难中扮演的角色。恶性营养不良病是一种

    臭名昭著的疾病，表现为腹胀——由于饥饿折磨产生的剧痛使得肚子

    鼓了出来。在很长一段时间里，恶性营养不良病被误认为是饮食中缺

    乏蛋白质才会出现的一种营养不良。

    这种营养不良在食物高度短缺的国家非常普遍。这个医学术语指

    的是，人们没有可靠的途径去获得自己可以负担得起的有营养的食

    物。因此，是不是给人们提供更多的食物就会解决这个问题？不一

    定。以水稻或玉米的形式提供卡路里根本不起作用。以花生酱为主，再以糖、维生素和微量营养素为辅，才会真正起作用——有研究表

    明，增补营养可以拯救非洲撒哈拉以南85%的营养不良儿童。那么余

    下的15%该怎么办？以花生酱为主的补充食物对他们根本不起作用。

    因为恶性营养不良病不完全是一种营养不良，也是一种与微生物有关

    的疾病。研究表明，当与一种可以杀死生病儿童体内有害细菌的原始

    抗生素搭配在一起时，以花生酱为主的增补对更多的儿童才会更有

    效。[29]

    更值得注意的是，有时候微生物比饮食更重要。这些研究中的许

    多项目是在马拉维进行的，戈登也在那里进行了研究，因为食品不安

    全现象在这里十分猖獗，同卵双胞胎的出生率也非常高。戈登的实验

    室从饮食相同的同卵双胞胎身上提取排泄物样本，发现其中一个健

    康，另一个则患有恶性营养不良病。然后，他们把从这些样本身上得

    到的微生物移入基因相同且无菌的小白鼠体内。得到身体健康微生物

    样本的那只小白鼠没出现什么问题，但是，接收到来自患有恶性营养

    不良病的微生物样本的小白鼠则在3个星期内就减少了30%的体重，如果不及时治疗就会死亡。然而，它们是可以康复的，以临床儿童在

    用的花生酱为主的增补法，再把它们体内的微生物组变为健康人的微

    生物组就可以了。[30]这强有力地证明，蛋白质缺乏才会引发恶性

    营养不良病，这种疾病驻留在微生物组里，只有在食物短缺时才会被

    激活。这与我们想象的完全不一样。

    但具有讽刺意味的是，我们的微生物组不是通过顽固性肥胖就是

    通过持续性营养不良来折磨我们。我们只能希望，这些知识能让我们

    共同来解决这些发达国家和欠发达国家遇到的类似问题。

    疾病和微生物组之间的联系出现了一些趋势。其中一点就是我们

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com了解到肠道微生物组多样性较低的人会患肥胖症[31]、炎症性肠病 [32]和风湿性关节炎[33]。如果我听起来像一个满是陈词滥调开场

    白的演讲者，那么请原谅我。但在微生物的多样性方面，这些话很有

    分量。就像只听一种特定类型音乐或只听一个政党言论的人，其他类

    型的音乐或者不熟悉的言论会被其错置一样，我们的身体将尚未处理

    的多种微生物错置了。

    我们还观察到，引起体内炎症的几种细菌——尤其是变形菌门

    (如大肠杆菌及其亲属)和一些种类的硬壁菌门梭菌属——都与持续

    性腹泻、炎症性肠病以及一些研究中提到的肥胖症等健康问题有关。

    还有一些个体病原体，如引发霍乱的霍乱弧菌，你也要多加留意。然

    而，某种特定的微生物体并不会给身体整个微生物生态系统带来威

    胁。

    但所有这一切引发了另外一个有趣的问题：这些微生物的影响，有没有超出我们的肠道范围呢？

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com第四章

    微生物对情绪及行为的影响

    我们知道，肠道微生物能够对疾病、健康或者肥胖产生影响。但

    我们的思想、心情和行为这些我们有自主权控制的东西，真的是不可

    侵犯的吗？

    好吧，也许不是。

    听起来可能有点疯狂，但是越来越多的证据表明，微生物控制着

    我们的性格和感受。微生物到底如何影响我们的行为呢？事实证明，微生物的干预机制太多了，多到无法一一考量。

    在肠道里，微生物不仅能够影响消化食物、吸收药物和分泌激素

    的方式，而且还能与免疫系统相互作用，从而对我们的大脑产生影

    响。微生物和大脑之间的各种相互作用被称为菌-肠-脑轴，[1][2]

    认识这个轴对我们理解精神障碍和神经系统有着深远的意义。

    例如，现在已经知道抑郁症是种与炎症反应有关的疾病，许多肠

    道益生菌产生的短链脂肪酸，如丁酸盐，会帮助肠道内壁细胞减少炎

    症的发生。最近的研究发现，微生物与人类的抑郁症有关系：颤杆菌

    会产生一种功能类似于天然镇定剂的化学物质，它会模仿神经递质γ-

    氨基丁酸(GABA)的作用，降低脑部的神经活动，从而导致抑郁

    症。[3]众所周知，母牛分枝杆菌等土壤微生物有调节人体免疫系统

    的能力，这使得一些科研人员提出了通过给人接种母牛分枝杆菌疫苗

    来减轻压力和治疗抑郁症的假设。[4]特别要指出的是，伦敦大学的

    格雷厄姆·鲁克曾提出，现在我们与“老朋友”土壤微生物接触不够

    (整个人类历史进程中，人类都与土壤微生物充分接触，但是现在我

    们洁净的生活方式，已经将我们与土壤微生物分离开了)，这可以用

    来解释有关炎症疾病频发的现象，如糖尿病、关节炎，甚至抑郁症。

    此外，微生物除了对人类身体的化学物质有影响之外，也可能伴

    随着我们的成长，塑造我们的思想。自闭症就是一个特别有趣的案

    例。一些研究报告证实，患有自闭症谱系障碍的儿童，体内的肠道微

    生物组与精神正常的兄弟姐妹的不一样。[5]然而，由于往往与肠道

    疾病(如腹泻)联系在一起，自闭症本身就能够改变肠道微生物组，更多电子书下载就在www.aiyadu.com所以现在很难说肠道微生物组的改变究竟是源于自闭症还是腹泻。

    萨尔基斯·马兹曼尼亚是一位真正的梦想家，他曾获麦克阿瑟

    奖，如今在美国加州理工大学(加利福尼亚理工学院这个名字更为人

    们熟知)教授微生物学。他开创了一种让人震惊的治疗方法，这种治

    疗方法以微生物组为基础，用来治疗有自闭症症状的小白鼠。你可能

    会问，他从哪里找到患有自闭症的小白鼠呢？它们是马兹曼尼亚培养

    出来的。为了达到这个目的，他往怀孕的小白鼠体内注射了双链

    RNA，这种化学物质与DNA相似，但在细胞中发挥的作用不一样。

    从怀孕母鼠免疫系统的角度看来，这次注射就像是一次病毒入侵。然

    后，它们的免疫系统进入超速运转阶段，升高了体温和细胞因子水

    平，并在与RNA的交火中，杀死了许多正常的微生物组。事实证

    明，经此一役生下来的小白鼠的免疫系统和微生物组，与那些正常母

    鼠生下来的小白鼠不同，而且它们有一些与人类自闭症相似的症状。

    它们有认知障碍，也有社交障碍——它们宁愿自己待着，也不愿和其

    他小白鼠相处。它们会表现出重复行为，对埋弹珠这一行为极其着

    迷，此外它们的胃肠道也有问题。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com马兹曼尼亚发现，其中一些症状的出现是源于一个名为4-

    EPS(一种胞外聚合物)的分子，4-EPS是由已经改变的微生物组过

    量分泌导致的。给正常的小白鼠幼崽注射4-EPS，它们身上也会出现

    自闭症的症状。如果给小白鼠注射脆弱拟杆菌的菌株，则会缓解胃肠

    道问题和认知障碍等症状。[6]现在，你在去药店寻找脆弱拟杆菌之

    前要记住：同样的菌株对一个物种有益，但对另一个物种可能就会有

    致命的危险。在可控的人体临床试验成功之前，用益生菌来治疗自闭

    症是不成熟的，甚至是不安全的。

    这就是说，我们可以把引发特定疾病的化学物质隔离开来——即

    使是引发脑部疾病的化学物质——然后确定产生或消除这些化学物质

    的细菌的身份。这个想法让人非常兴奋。

    人类体内的微生物还能对我们做什么以及如何思考产生影响。有

    时候，人类基因可以决定什么样的细菌可以寄居在我们体内，然后这

    些细菌就会反过来影响我们的行为。体内缺少TLR5(细胞里的一种

    蛋白)基因的小白鼠很好地印证了这一点——它们体内有让它们饥饿

    感更强的微生物，使得它们吃得过饱，随后变得异常肥胖。我们可以

    用两个独立的实验来证明这是由微生物导致的。在第一个实验里，我

    们把缺少TLR5基因的小白鼠体内的微生物转入基因正常的小白鼠体

    内，然后这些小白鼠就会吃得过多并变胖。在另一项实验中，我们使

    用抗生素来消灭缺少TLR5基因的小白鼠体内的微生物，然后发现它

    们的胃口恢复正常了。一个简单的遗传调整所创造的肠道微生物，可

    以影响小白鼠的行为，这种行为还可以转移到另一个小白鼠的胃里，并影响以前正常宿主的行为，真是太不可思议了。[7]

    受微生物影响的不只是胃口，焦虑是另一种受微生物影响的行

    为。在品种不同且遗传不同的小白鼠之间交换微生物，它们在焦虑测

    试中的表现就会不同。将容易焦虑的小白鼠身上的微生物转移到自身

    并不易焦虑的小白鼠身上，后者变得容易焦虑了；相应的，将不易焦

    虑的小白鼠身上的微生物转移到自身容易焦虑的小白鼠身上，后者则

    变得更加镇静了。[8]瑞典卡罗林斯卡学院的微生物学家斯文·彼得

    松提出了一个优雅的方式来测试这个反应。

    彼得松发现，无菌小白鼠(这些无菌小白鼠被养在透明的圆形罩

    里，自己本身没有任何微生物)的焦虑情况，要比正常小白鼠程度

    深。但是，如果在早期就把正常小白鼠的细菌转移到刚出生几天的无

    菌小白鼠身上，它们长大后的行为方式就与正常的小白鼠相同。与此

    相反，如果把这些正常小白鼠身上的细菌移除，几周之后，它们的焦

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com虑行为就会如同无菌小白鼠一般。从这里我们可以看出，至少在小白

    鼠身上，早期幼崽的微生物所改变的行为是不可逆的。[9]

    特定的益生菌已被证明可以改变小白鼠和人类的行为方式。现在

    超过500项研究都把益生菌和行为方式联系在了一起，尤其针对焦虑

    和抑郁症。例如，瑞士乳杆菌这种益生菌能够缓解小白鼠的焦虑 [10]；罗伊氏乳杆菌可以降低小白鼠在压力大时可能会引发感染的

    可能性[11]；鼠李糖乳杆菌已经被证明能够减少小白鼠的强迫行

    为，比如埋弹珠行为；[12]还有我们在自闭症一节中提到的，脆弱

    拟杆菌益生菌菌株可以把小白鼠从自闭症、认知障碍和重复行为中解

    救出来。[13]

    能治愈小白鼠固然非常好，但你如果想拥有治疗人类的能力，那

    么生物医学科学就是你追求的目标。某些益生菌的临床试验已经取得

    了成功，比如，利用市场上出售的益生菌VSL＃3和LCR35来治疗肠

    道易激综合征[14][15]，利用婴儿双岐杆菌泡碱来治疗儿童的乳糜

    泻[16]。(肠道易激综合征和乳糜泻经常与抑郁症有关；一些研究

    报告说，多达40%的乳糜泻患者有抑郁症，这进一步证明了肠脑之间

    的联系)。至少下面这则报道证明了使用益生菌可以缓解慢性疲劳综

    合征的症状。[17]据证实，瑞士乳杆菌和长双歧杆菌混合起来使

    用，能够改善身体健康志愿者们的情绪。[18]尽管这项研究仍然处

    于起步阶段，但是从改变微生物给人所造成的心理影响的证据来看，这项研究还是十分有前景的。改变饮食可以改变心情，对此很多人深

    有感触。因为改变你的饮食习惯，也就改变了你的微生物，微生物在

    这些影响中占有一席之地也是完全可能的。

    如果微生物能够改变我们的身体和我们的思想，那么接下来的问

    题是：我们可以通过改变我们的微生物来完善自己吗？

    延伸阅读微生物简史

    17世纪后半叶，荷兰城市代尔夫特的商业地位十分重

    要，从历史角度来看，这可能是第一段也是唯一一段让代尔

    夫特大放异彩的时期。当时荷兰新兴的贸易制造业利润丰

    厚。荷兰人仿制的中国瓷器被称为代尔夫特陶器。艺术家约

    翰内斯·弗美尔创作的生动作品，在他死后几个世纪成为现

    存最有价值的画作之一。但是对这段时期来说最有意义的意

    义的事，则缘于一个名叫安东尼·范·列文虎克的布商的爱

    好。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com列文虎克的父亲是一名编篮筐的工人，列文虎克学徒出

    身，后来成了一位纺织中盘商。他在工作中遇到了人生第一

    把放大镜——用来检查商品，然而最让他着迷的不是面料的

    质地，而是他用来检查面料的特殊镜片。最终，列文虎克学

    会了吹制玻璃和磨制放大透镜，并因此得以窥视到世界的微

    小角落。他在水滴中发现了会游泳的微小生物，他称之为微

    生动物。这是微生物学的开端。

    尽管这个消息好几百年后才为人们熟知，但它意味着医

    学上一些人们笃信不疑的观点的终结。在列文虎克时代，人

    们对病情的了解是围绕着身体体液和瘴气展开的。体液是元

    素周期表、星座和诊断图的某种组合。当时的观念认为，宇

    宙的四种基本要素(土、火、水和空气)与人类的四种情绪

    和体内的四种物质(黑胆汁、黄胆汁、粘液和血液)相关。

    人们认为，疾病和情绪状态是由体液的不平衡引起的。恢复

    平衡的治疗方法有放血、人工通便、拔罐等，或者，如果你

    够幸运，也可以采用改变饮食的方法。与此同时，人们认为

    疾病是由瘴气或被污染的空气(诸如从腐烂尸体或沼泽中飘

    出的臭气)传播的。与疾病和神的惩罚这种超自然理论相

    比，体液和瘴气致病的理论不仅听起来合理，而且还能提供

    实用性很强的建议，比如避免接触夜晚来自沼泽的空气。即

    使你不知道蚊子会传播疾病，这些建议也是有用的。但这些

    治病理论恰恰是错误的。

    17世纪70年代，列文虎克利用他的显微镜发现了发病的

    机制。他的第一个想法，就是看看微生动物是否能够解释经

    常清理牙齿的人与不清理牙齿的人的口腔健康差异。他首先

    看了看从自己牙齿上刮下的牙垢，然后又看了看两位女性牙

    齿上的牙垢——人们普遍认为那来自他的妻子和女儿。然

    后，他就跑到代尔夫特的街道上，找到两名从来没有刷过牙

    的男子。第一份与人体相关联的微生物报告的样本就来自这

    些人身上。

    17世纪80年代，列文虎克发现，身体的不同部位寄居着

    不同的微生物，孩子身上的微生物与大人身上的也不同。列

    文虎克在跑步运动期间还研究自己的分泌物，甚至证明微生

    物与一种特别的疾病有关。他所描述的微生物后来被证实是

    贾第鞭毛虫，它以北美自然探索者后代的真核寄生虫属引发

    的“海狸热”为人所熟知。

    列文虎克也是第一个用显微镜观察精子的人。这是一个

    意义显著的成就，虽然与他同时代的人对此并不十分热心，尽管他保证他不是通过任何恶劣行为来获得样本的，而是从

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com他自己的婚床上采集的新鲜样本。

    然而，疾病与可以在人与人之间传播的传染性物质有关

    的观点，早在列文虎克之前就被提出了。为什么他的发现没

    有立即产生细菌理论呢？首先，从他的放大镜放大水平来

    看，很难区分不同的微生物。其次，列文虎克可能把他的显

    微镜给某些人看过、用过，但是他没有广泛售卖显微镜，也

    没有告诉任何人他是如何制作当时世界上最精密的透镜的

    ——他把这个秘密带进了坟墓。

    阻碍细菌理论的另一个普遍且有说服力的不客观观点

    是：生命是自发产生的。以前人们普遍认为生命可能源自非

    生命物质，比如蠕虫是从土壤中跑出来的，肉中会生蛆，水

    仙花上会生出露珠。在这种理论的引导下，即使微生物在不

    同疾病中的状态不同，它们也不是很重要。也许是疾病本身

    创造了它们，就像皮疹或脓疱等症状所表现的那样。

    直到近两百年，问题的关键部分才集合在一起，人类才

    开始理解现代传染病。

    1847年，匈牙利医生伊格纳茨·泽梅尔魏斯完成了他的

    开创性工作，证明如果医生在接触尸体之后、接生孩子之前

    给双手消毒，产妇的死亡率就会大大降低。与泽梅尔魏斯同

    时代的医护人员都嘲笑他的发现，他因此丢掉了在维也纳总

    医院第一产科诊所的工作，并最终被派遣到了收容所；他在

    收容所遭到了殴打，然后迅速并且极具讽刺意味地染上了致

    命的感染性疾病。

    就在泽梅尔魏斯提出他的发现7年之后，英格兰医生约

    翰·斯诺指出，正如我们以前认为的那样，霍乱是通过饮用

    水传播而不是通过空气传播的。他从伦敦宽街的一个抽水泵

    上找到了霍乱疫情爆发的源头。抽水泵的手柄随后被移除

    ——尽管官僚机构有职责这么做，但直到霍乱疫情结束后他

    们才把手柄移除。后来的委员会报告摒弃了斯诺的理论并表

    示，对于霍乱疫情是由瘴气引发的“看来没什么值得怀疑

    的”。[1]

    法国化学家、微生物学家路易·巴斯德提供了一个来解

    释这一切的机制。1859年，巴斯德证明，密封烧瓶中的无菌

    营养肉汤不能自发地产生生命，只有烧瓶被打破才会产生生

    命，因为肉汤与空气中的微生物接触。这个实验给我们提供

    了疾病的细菌理论。

    1865年，在读了巴斯德的成果之后，英国外科医生约瑟

    夫·李斯特研究出了防腐方法，极大地增加了病人存活的可

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com能性——这些技术与抗生素一起，从本质上让现代手术成为

    可能。

    1877年，罗伯特·科赫写了第一条把某种特定微生物与

    某种特定疾病联系起来的规则。德国细菌学家的想法是，要

    证明微生物是致病原因，你必须能够在每一个患者而不是健

    康人的身上找到此种微生物。然后，你必须能够让涉及的微

    生物在纯培养环境中成长，并用培养的样本微生物来感染健

    康的宿主。此外，一定要确保能从这个刚得病的人身上采集

    样本，然后在新的培养环境中培养，而且培养出来的微生物

    要与原始的微生物一致。

    如果证明微生物引起疾病的过程符合科赫氏法则的标

    准，那么就真的证明了这一点。这么做一点都不简单。由于

    很难找到自愿被感染的人类志愿者，即便找到了，大学审查

    委员会也不会让你这么做，这就是现代DNA测序技术如此

    重要的原因。它可以不让志愿者生病或不在实验室里培养微

    生物，就能揭示出在人体内部寄居的许多微生物。

    [1] 医学委员会、健康总委员会、科学调查委员会对1854年霍乱疫情的报告(英国伦敦，1855年)。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com第五章

    打造更好的人体微生物环境

    鉴于微生物组为我们所做的一切，对我们来说，有个问题很值得

    一问：我们可以给自己打造更好的微生物环境吗？

    我们应该有能力做到，而且一直在改变身体的微生物组——如果

    改变饮食中的谷物和蛋白质的平衡，或者改变酒精摄入量，微生物组

    就会发生变化；如果使用抗菌肥皂或者按处方服用一个疗程的抗生

    素，你的微生物组也会被改变。

    但是，如果我们故意这么做会怎样？针对微生物的药品可能是什

    么样子的呢？

    把身体的微生物组想象成后院的草坪，可能会容易理解一些。 [1]假设你要开始管理一片繁茂的草坪——草坪上草的种类很多，还

    有一些三叶草夹杂在其中。为了保持草的长势，并维持它们相对于三

    叶草的优势，你可能想给它们施肥。这就是益生元的工作。

    益生元

    你可能没有听说过益生元，但它们就像微生物的肥料，为微生物

    提供所需的营养，并且支持那些对宿主有益的微生物。益生元大多是

    可溶性纤维，比如果聚糖(例如菊粉、乳果糖和听起来美味可口的低

    聚半乳糖)，这些都是水果和蔬菜中天然存在的。这些生活在大肠中

    的细菌，通过发酵来产生短链脂肪酸(如丁酸盐和活泼瘤胃球菌)，从而为依附在肠道上的细胞提供营养。[2]人们认为益生元通过刺激

    对健康有益的微生物，再现了天然高纤维食物的益处，这种天然高纤

    维食物与我们祖先吃过的食物类似。

    遗憾的是，益生元还没有单独的定义。根据国际科学协会对益生

    菌和益生元的定义，益生元是指“不易被消化的食品成分，通过选择

    性地刺激有限数量的本源微生物，支持本源微生物的生长或活动，从

    而为寄主提供有益的生理影响”。[1]

    已经有一些针对益生元的随机对

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com照临床试验[2]

    (这种试验能得出非常可靠的试验结果，证明益生元对

    克罗恩病[3]、便秘[4]、胰岛素抗药性[5]有益，但是到目前为

    止，大多数临床试验仍处在安全证明阶段，参与的人数往往太少，不

    足以得出可信赖的结论，也无法对我们的行为做出具体指导。

    益生菌

    你的草坪郁郁葱葱了一段时间之后，发生了一些可怕的事情：洪

    水把它们都淹死了，或者马唐草和蒲公英在草坪中疯长。你会怎么办

    呢？选择性地补种可能会花费很多时间。

    益生菌是大多数天然存在于人体肠道内的细菌，也存在于发酵的

    食物中(如酸奶)，主要包括不同种属的双歧杆菌和乳酸菌。益生菌

    被定义为活的微生物，当数量足够多时，对健康就有益。益生菌被称

    为“良性细菌”或“有益细菌”，可以通过膳食补充剂、酸奶和栓剂获

    得。一些益生菌产品的细菌菌株比较单一，而另一些益生菌产品则含

    有不同的细菌或真菌菌种。美国食品药品管理局(FDA)尚未对益生

    菌产品做任何健康声明的批准，因此它们目前被作为食品补充剂在销

    售。(买家当心!详见下文。)

    我们对微生物的了解在不断加深，前几年许多研究者已经做了一

    些针对益生菌临床试验的有趣研究。一些强有力的证据证实了益生菌

    对儿童腹泻[6]和成年人肠道易激综合征[7]的预防和治疗作用，应

    用前景包括预防和减少早产儿坏死性小肠结肠炎(一种急性肠道疾

    病)的发生。潜在的应用前景可用于治疗肥胖症、降低胆固醇水平和

    治疗肠道易激综合征。益生菌还可能产生其他影响，包括生产抗菌化

    合物，并通过与有害细菌竞争营养成分，与益生元一起把有害细菌挡

    在体外。有趣的是，益生菌并非寄居时才产生影响，有时它们只要穿

    过肠道，就会改变肠道微生物的行为。[8]

    按照目前的情况来看，围绕益生菌的一个问题就是，相对于进行

    扎实的研究，人们更多的是拿它来炒作。

    你有没有注意到超市里摆放益生菌产品的柜台？我家附近的科罗

    拉多州博尔德的有机商品超市全食(Whole Foods)就是一个极端的

    例子。我在超市看到，有一整面专柜在售卖“对人体肠道健康有益”的

    微生物制品。遗憾的是，实际的证据表明，所有这些菌株制品对缺乏

    此菌株的人都不起作用。虽然起初单一研究益生菌时发现了益生菌一

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com些稳定的特点(例如它们可以产生丁酸盐之类的短链脂肪酸)，但益

    生菌的这些特点在单独环境下是否能起作用尚未得到证实。对于在超

    市里买到的微生物制品，在被运到超市并且放在货架上之后，我们不

    清楚里面是否还有活性微生物——微生物只在极其特定的环境里才能

    生存。

    最大的问题就是，很多人似乎认为所有的益生菌制品都能发挥作

    用。我们不能一概而论。假设你告诉一个朋友或亲戚：“我身体不舒

    服。我听说药物可能会对我的身体有所帮助，于是我吃了药，然后感

    觉好多了。”接下来你可能会有一些后续问题要回答。如：“你吃的是

    哪一种药？”“你为什么要吃这种药，而不吃其他类型的药？”“有没有

    证据表明这种药适合你的身体状况？”“你在哪里买的这种药？”

    在咨询益生菌制品(或者其他以微生物为基础疗法的产品)时，我们往往不会问这些问题。最近我与一位非常亲密的家庭成员之间的

    对话，再现了这个情景。她说她曾尝试过服用两种益生菌来治疗自己

    的肠道易激综合征，但都没有效果，在服用了大剂量抗生素之后，肠

    道出现了灼热感。我问她是如何挑选益生菌制品的，她说一种是朋友

    推荐的，另一种是她的药剂师推荐的。我建议她尝试一种有随机临床

    对照试验数据且证明对肠道易激综合征有效果的益生菌制品。[9]第

    一天，她抱怨说这种益生菌制品的价格有点贵，但第二天，她说这种

    制品的效果很不错，比她之前服用过的要有效得多。现在，她服用益

    生菌制品大约有一年时间了，益生菌基本上已经治愈了她的肠道易激

    综合征。

    虽然这个例子可能只是一个个案，但这确实强调了一点：在遇到

    任何医疗问题的时候，科学可以帮你。因此你得问一问医生或药剂

    师，他们是否可以推荐一些有随机安慰剂对照试验(再强调一次，这

    是最强大的研究)支持的益生菌制品。如果没有，你可以自己在科学

    杂志上调查最新的研究(在撰写本文时，还没有以病人为中心且编译

    此数据的资源)。如果做不到这一点，活性酸奶对很多人来说可能谈

    不上帮助(或伤害)。但是现有的有限临床试验数据表明，不同种类

    的活性酸奶对我们提供的帮助也有很大的差别。[10]

    排泄物移植

    然而，有时候你只需要撤掉你的草坪，然后铺上新鲜的草皮就可

    以了。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com毫不夸张地说，有严重胃肠道疾病的人，仅仅是排泄问题就能让

    其死亡，例如一种与艰难梭状芽孢杆菌相关的腹泻病。体内有艰难梭

    状芽孢杆菌的人，一天之内得跑十多次厕所，这种疾病往往会危及生

    命。它也是美国最普遍的医院感染病之一，每年都会使337 000人患

    病，并夺走14 000人的生命。[11]

    很多人用抗生素来治疗艰难梭状芽孢杆菌，但这种疗法通常都会

    失败。一种抗生素疗法的补充或者替代疗法，不是要杀死病人体内的

    微生物，而是把健康人体内的微生物移植到病人体内。一种比较激进

    且处在试验阶段的治疗艰难梭状芽孢杆菌的方法被称为排泄物移植。

    过程是这样的：一个健康的志愿者(通常是患者亲属)捐赠排泄物样

    品，然后从中提取的微生物样本会被稀释并移植到患者体内。移植排

    泄物中的微生物有两种方法：北部方法和南部方法。这两种方法都有

    效，能治愈90%的病人。[12]

    我与美国明尼苏达大学的微生物学家迈克·萨多斯，以及内科医

    师亚历克斯·寇拉斯的合作研究表明，起初体内有艰难梭状芽孢杆菌

    的病人，其排泄物中的微生物组看起来与那些健康的成年人排泄物中

    的微生物组一点也不像，而与皮肤上或阴道内的微生物组相似。然

    而，排泄物移植后的几天之内，他们的肠道微生物组就恢复了正常，症状也消失了。排泄物移植具有恢复整个肠道微生物生态系统的能

    力。到目前为止，这种疗法只在治疗可怕的艰难梭状芽胞杆菌时尝试

    过。但是，它的成功已经引起了广泛关注，研究人员非常感兴趣的

    是，在其他条件下，这种疗法是否能提供帮助。在前面也提到过，我

    们已经通过实验发现排泄物移植可以治愈小白鼠的肥胖症。我们是否

    可以把这些发现应用到人类身上呢？这一想法真是令人兴奋。

    疫苗

    我继续以后院打比方，我们能不能一开始就不让草坪生病呢？接

    种疫苗是我们熟知的最有效的公共卫生治疗方式。针对特定疾病的疫

    苗对抗疾病的效果在90%以上[3]

    ，它们在全世界挽救的生命，比任何

    创新都要多(干净的水源除外)[4]。

    疫苗是人类公共卫生发展进程中取得的最大胜利。只要在童年时

    期接种一次或几次疫苗，就能在一生中防止相关疾病的发生。天花至

    少从法老时代就开始肆虐，[13]夺去了无数人的生命，并让很多人

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com失明。然而，由于天花疫苗的出现，天花已经被人类消灭了。[14]

    疫苗也十分特别，它们会训练你的免疫系统只杀死特定种类的细

    菌——通常是一种细菌或单个菌株——而不会给其他有益细菌带来影

    响。到目前为止，疫苗主要应用于单个病原体——从最危险的病原体

    开始，个中缘由也显而易见。但是随着疫苗家族的壮大，非致命的微

    生物正在成为疫苗的对象，包括细菌和一些病毒——感染之后不是马

    上就杀死你，而是要几年甚至几十年之后才发威的病毒(如人乳头瘤

    病毒，或称为HPV，能引发子宫颈癌)。

    我们正在了解特定种类的细菌在还未接种疫苗的不同疾病中的作

    用。鉴于此，我们能用接种疫苗的方法来治病吗？例如，我们可不可

    以针对产生会引发心血管疾病[15]的氧化三甲胺等化学物质的细菌

    研发疫苗？可不可以针对结肠癌[16]肿瘤中发现的具核梭杆菌研发

    疫苗？可不可以针对能有效帮助我们吸收能量的特定肠道微生物研发

    疫苗[17](这种肠道微生物效率太高，能从不健康的饮食中提取能

    量并让我们变胖)？从这一点上看，这些问题都很简单，但蕴含的潜

    力非常巨大。

    接种对抗抑郁症或创伤后应激障碍(PTSD)的疫苗会出现什么

    效果呢？根据世界卫生组织的数据，抑郁症是现在美国人致残的主要

    原因，同时也在发展中国家迅速蔓延，变得越来越常见。抑郁症比例

    的增加与其他一些西方人常患的疾病(例如炎症性肠病、多发性硬化

    和糖尿病)的上升是一致的，我们现在知道，所有这些疾病的成因，都包含免疫成分和微生物成分。我们所远离的、能调节免疫系统的土

    壤细菌会不会起作用呢？在小白鼠的实验中，土壤细菌母牛分枝杆菌

    能缓解小白鼠的焦虑状况。有趣的是，在社交焦虑的情况下(把小白

    鼠放在装有大白鼠的笼子里，总体来看，大白鼠比较强势，会欺负小

    白鼠)，母牛分枝杆菌疗法能够帮助小白鼠对抗压力，使它们心情更

    加愉快，这可能会为治疗人类的应激障碍提供一个参考。[18]英国

    伦敦大学的微生物学家格雷厄姆·鲁克，与亚利桑那大学的精神病学

    家查克·雷森，以及在科罗拉多大学教授综合生理学的克里斯·劳里，几年前就提出研发母牛分枝杆菌疫苗来治疗抑郁症的想法[19]，并

    且还有一些真正有前景、以小白鼠为模型的数据支撑。

    [1] 世界胃肠病学组织，世界胃肠病学组织实践指南：益生菌及益生元(2008年5月)。

    网站：

    www.worldgastroenterology.orgassetsdownloadsenpdfguidelines19_probiotics_prebiotics.pdf.

    [2] 为了让读者在阅读的时候能够知道临床试验结果，在交叉研究、安慰剂对照和双盲研

    究中，志愿者每天都要消耗30克被称为益寿糖的益生元 (1-O--D-吡喃葡萄糖基-D-甘露糖醇

    和6-O--D-吡喃葡萄糖基-D-山梨醇的多元醇混合物)，为期4周，与消耗蔗糖相比，结果双

    歧杆菌的比例增加了65%，总双歧杆菌细胞数量增加了47%。参见A·高斯特纳.健康志愿者

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com消耗益寿糖对排泄物微生物组和结肠代谢的的影响[J].英国营养学杂志，2006(1)：95.

    换句话说，这种益生元增加了一种通常被认为是有益细菌的数量，尽管没有研究它对肠

    道功能的直接影响。在不同的研究中，12个志愿者每天摄取10克菊粉，为期16天，与控制周

    期内没有任何补充摄入相比，青春双歧杆菌总的微生物数量从0.89%提高到3.9%。参见C·拉

    米雷斯-法里亚斯等.菊粉对人体肠道微生物组的影响：青春双歧杆菌和柔嫩梭菌群的刺激

    [J].英国营养学杂志，2009(4)：101.

    [3] “疫苗的效果到底有多好？”访问网址：www.vaccines.govbasicsefectiveness.

    [4] “疫苗·疾病”，免疫医疗保健部门，2014年10月11日，访问网址：www.vaccines

    .milVaccines.

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com第六章

    抗生素能频繁使用吗？

    众所周知，微生物几乎在我们生活中的方方面面发挥着复杂的作

    用，我们不得不扪心自问：这样频繁地使用抗生素明智吗？

    在我们的女儿只有几天的时候，我和阿曼达就带她去看了她的第

    一位医生。儿科医生就像动物园牙医担心她治疗的狮子麻醉不充分一

    样，细致且谨慎地问了我们一个问题：“关于疫苗大家持许多不同的

    意见，你们对接种疫苗的态度是什么？”

    我和阿曼达互相看了对方一眼，说：“我们希望接种疾病预防控

    制中心计划表上的所有疫苗，非常感谢。”美国疾病预防控制中心发

    布了一个儿童免疫接种建议计划表。

    我并不责怪我们的儿科医生。她只是对她从病人脸上读出的大众

    担忧(疯狂)过于敏感了。人们那么担心接种疫苗的后果，却不怎么

    担心服用抗生素的后果，这让我很生气。

    我们考虑到了女儿出生后发生的事情，却对医生的行为始料未

    及。就在阿曼达进行剖宫产手术前，医生对她使用了抗生素。我们的

    女儿出生几分钟后，医生把抗生素药品滴在了她的眼睛里。没有人征

    询过我们的意见，他们就这么做了。这是预防性传染病淋病的一种标

    准治疗方法，但这么做有可能引发婴幼儿结膜炎。[1]

    我们相当肯定，我们没有淋病。但问题是，直到后来医生给我们的女儿使用抗生素

    时，我们才发现抗生素已经无处不在——医生在使用抗生素治疗的时

    候，不一定会让你知道。尽管几乎所有对疫苗的担忧都没有科学依据

    或已经被彻底推翻了，但人们还是担心疫苗接种的后果。例如，声称

    某些疫苗会导致自闭症的报道已经完全被推翻了，断言二者有关系的

    杂志文章也被撤销，文章的作者也被取消了在家乡英格兰行医的资

    格。[1]当然，疫苗确实有风险，但这些风险都有据可查，而且微不

    足道——通常只有百万分之一的人会出现严重反应。[2]

    相反，你很少会听到有人拒绝使用抗生素，尽管事实上它们的效

    果远不如疫苗。疫苗对多种疾病的预防效果仍高达90%，但抗生素的

    治疗效果越来越差，而且由于错用和滥用抗生素，抗生素的抗药性也

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com迅速蔓延开来，[2]难怪纽约大学医学微生物学家马蒂·布莱泽如此

    雄辩地概述了他的书名：《缺少微生物——滥用抗生素如何刺激我们

    的现代瘟疫》。[3](这是一个发人深省的事实：美国医院中70%以

    上的细菌感染性疾病都对至少一种常用抗生素具有抗药性。)[3]

    布莱

    泽说，许多人认为，抗生素的功效就相当于化学武器凝固汽油弹。它

    们破坏了人体内大量的有机体，它们消耗微生物遗产的方式才刚刚开

    始为人们所了解，这会给健康和社会带来严重后果。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com从本质上说，抗生素是一种毒药，它对细菌的毒性比对我们的要

    大。细菌与我们之间有很多生化差异——有一些分子以共享形式存

    在，如制造蛋白质的核糖体；有一些分子细菌有而人类没有，例如合

    成它们细胞壁的酶，哺乳动物细胞中就没有类似的物质。抗生素针对

    的是细菌内部的基本流程：制造蛋白质，分解，合成细胞壁，把营养

    物质运送到细胞等。有时候抗生素能让细菌的细胞壁或细胞膜穿孔，重要成分就会从孔中渗透出来，就像破裂的超市购物袋一样。[4]

    抗生素是相对安全的，因为它们针对的是微生物所需的生命过

    程，不会干扰我们自身的细胞。但是抗生素也有危险：除了一视同仁

    地既破坏“有害细菌”又破坏“有益细菌”之外，我们还得担心细菌比抗

    生素要更聪明。病原体可以适应抗生素。细菌种群可以迅速繁殖，这

    使得它们能够更快、更灵活地应对外在不断进化的压力。抗生素就是

    这样一种压力。更糟的是，一些细菌还有抢先起步的优势，因为它们

    之前已经遇到过抗生素了。人类并不是抗生素最早的栖息地，我们在

    环境中也发现了抗生素。许多我们作为抗生素使用的化合物，起初是

    针对环境中的微生物所使用的，特别是用于土壤中的微生物[5]。因

    为细菌早已经熟悉这些化合物，因此许多微生物物种已经拥有低水平

    的抗药性。但长期接触抗生素使得抗药性较强的微生物物种存活了下

    来，其中包括一些我们正在努力摆脱的危险物种。

    我们需要关心的不只是与人类相关的细菌。在细菌繁殖的时候，具有抗生素抗药性的基因很自然地就转移到下一代中。细菌之间的混

    杂让人难以置信，它们不仅可以跨越物种传递基因，甚至还可以与更

    多的远房亲戚传递基因(见后文延伸阅读“微生物组的科学与艺

    术”)。治疗家畜时使用的抗生素经过繁殖最终能进入到人体的微生

    物中。[4]

    如果把抗生素治疗病人的方式用在治疗生病的动物身上，会很有

    意义。但是早在20世纪50年代，农民就发现经低剂量抗生素治疗过的

    家畜体重能迅速增加，即使使用的剂量低于治疗剂量，家畜体重也会

    增加。美国的畜牧业通常用低剂量的抗生素来增加家畜体重，并因此

    获得更多收益。

    这是抗生素抗药性最坏的情况。然而高剂量的抗生素(几乎)能

    杀死一切微生物，低剂量的抗生素会让细菌的抗药性更强，因此当一

    种特定细菌的生命受到威胁时，我们给它们提供了工具和机会，使它

    们掌握了逃脱杀害的能力。除此之外，这些微生物能在整个农业产业

    中存活并蔓延，也能跨越物种来感染人类。[6]这就是2006年欧盟禁

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com止使用低剂量的抗生素来育肥家畜的原因。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com更多电子书下载就在www.aiyadu.com这会让你思考：如果低剂量的抗生素能够育肥我们的家畜，它们

    会不会也让我们肥胖起来？毕竟，抗生素的踪迹无处不在，包括我们

    的饮用水。

    为了验证这个想法，布莱泽和他的同事专门做了研究，看看服用

    低剂量抗生素的小白鼠是否比正常的小白鼠要重。事实上他们成功

    了，该实验表明，抗生素能对小白鼠以及家畜产生影响。[7]他们还

    测试反复使用大剂量的抗生素——就像孩子耳部感染时给他们使用抗

    生素那样——会不会让小白鼠的体重增加。他们再次得到了肯定的答

    案。[8]在该项研究的另一个方向中，布莱泽与流行病学家合作——

    流行病学家研究整个人类的健康趋势，而不局限于个人——询问早期

    接触过抗生素的人之后是否会比没接触过抗生素的人的体重增加得

    多。答案再一次是肯定的：出生6个月内和抗生素接触与体重增加有

    直接关系。[9]我们来回顾一下第二章的内容，抗生素对孩子的微生

    物发展会产生深远的影响，这就可以解释为什么抗生素对后期肥胖有

    明显的效果。

    我特别关注抗生素对婴幼儿微生物组的影响。用抗生素给新生儿

    治疗，即使时间短，也能显著改变他们的肠道微生物的构成。或许更

    令人担忧的是，抗生素能扰乱双歧杆菌定植的正常模式，双歧杆菌是

    一种有益的微生物，双歧杆菌定植在儿童免疫系统的发展过程中发挥

    着关键作用。在生命早期使用抗生素，减少了与微生物接触所带来的

    有利作用，可能会因此提高患过敏症和过敏性哮喘的风险。一个大型

    多中心研究所的研究发现了在生命早期使用抗生素与哮喘症、鼻结膜

    炎(又称枯草热)，以及6～7岁小儿皮肤湿疹症状之间的联系。 [10]美国孩子食物过敏比例的飞速上升可能与早期使用抗生素有关

    系。以芝加哥大学为依托的一个团队所做的最新研究表明，接触抗生

    素的幼鼠长大后很有可能出现花生过敏症状。但是，用一种叫做梭状

    芽孢杆菌的特定物种进行治疗，就会缓解小白鼠的花生过敏症状——

    很显然，这种细菌能阻止入侵型花生蛋白质进入血液中。[11]

    这并不意味着你不应该服用抗生素，它毕竟能拯救生命，而且是

    许多疾病唯一有效的治疗选择。具有讽刺意味的是，抗生素的最大问

    题之一，就是它们经常会让你感觉疾病马上就好了。这可能是抗生素

    的大众接受程度比疫苗高的原因。你在没有生病的时候接种疫苗，它

    在多年后会降低你患病的风险——它的效果是延期且不可见的。与此

    相反，你现在身体不舒服，服用抗生素之后，很快就会感觉到身体恢

    复了。但是这本身就很危险，因为在你感觉身体好转的时候，你的身

    体系统里通常还有很多细菌。如果在你感觉身体好转之后就立即停止

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com服用抗生素，就给那些能够在低剂量下存活的细菌一个生存的机会，它们对抗生素的抗药性就会更强。这意味着下次生病时，相同的抗生

    素可能对你就不起作用了，你会继续感染其他人。所以，在没有完成

    处方前，不要试图减少抗生素的服用量：如果你开始服用抗生素，就

    要服完整个疗程。

    因为我们针对疾病选择正确抗生素的方法是不可靠的，所以问题

    进一步恶化。在我女儿一岁左右的时候，我们也遇到了这类问题。在

    她包裹尿布的区域总是反复出现葡萄球菌感染。元旦这天感染又复发

    了，所以我们就把她带到诊所，她的儿科医生刚好外出度假去了。给

    她看病的医生看了看她的皮疹，然后告诉我们这可能是葡萄球菌感

    染。我觉得医生说的可能是正确的，因为上两次就是葡萄球菌感染，这一次又复发了。

    另一方面，他说也有可能是链球菌感染。不管是哪种细菌感染，主要的治疗方法是一样的：服用一些阿莫西林。他说，他们会从我女

    儿身上采集样本，然后在培养皿中培养，3天之内我们就能知道这到

    底是哪种细菌。我们按药方买了药，并让女儿吃了药，皮疹就消失

    了。抗生素的效果的确让人佩服。

    1月3日早上8点钟，我们接到了医生打来的紧急电话。他度假回

    来后发现，实验室结果显示我们女儿的葡萄球菌感染其实是耐药性青

    霉素导致的。自从阿莫西林对这种感染无效之后，他感到十分震惊并

    确信她的健康状况已经恶化了。但是阿莫西林确实奏效了，安慰剂对

    一岁的儿童来说根本不起作用。

    当医生得知我女儿的皮疹消失后，他解释说他们对青霉素耐药性

    做了测试，但没有对阿莫西林的耐药性做测试，虽然它们之间有联

    系，但它们是两种不同的药物。此外，也许对抗生素有抗药性的葡萄

    球菌只在皮肤表面而不在皮疹内部。与实验室里我们可以做的惊人研

    究相比，这凸显了我们目前的诊断性测试多么不成熟。我实验室里的

    DNA测序仪器能更快速地完成这些测试，得出的结果确定性更高。

    但这不是诊所的错：我们实验室里使用的设备和技术还没有得到美国

    食品药品管理局的批准。

    由于细菌感染能危及生命，而且很难快速进行诊断，因此即使致

    病细菌引起该症状的概率很低，抗生素也经常作为处方药在使用。针

    对担忧的病人(或他们的父母)的高要求和安慰剂效应，它们作为处

    方药被开出的量，要比实际的需求量多得多。这在一定程度上是有道

    理的：如果我们认为抗生素的风险很低，因为它们对我们自己的身体

    没有立即且明显的不利影响，那为什么不多买些以防万一呢？

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com抗生素可能有潜在的长期影响：每服用一次，它们的效果就会变

    差一分，而且它们会繁殖出具有抗生素耐药性的细菌菌株，从而危害

    整个群体。此外，广谱抗生素，如阿莫西林和环丙沙星，针对的微生

    物物种比较广泛，不仅会杀死致病的病原体，而且还会破坏整个微生

    物组。能帮助我们摆脱这种混乱局面的，就是更好且更快的诊断。我

    们早已有技术来相对迅速地进行名为聚合酶链反应(PCR)面板的测

    试，这能正确地识别范围内的病原体。当你感染了病毒而抗生素又不

    起作用的时候，这种测试就特别有用(病毒不是细菌，所以你如果感

    染了前者，那么抗病毒药物才是更适当的处方)。在不久的将来，我

    们希望这种技术能走出研究实验室，走进医院。

    如果你感染了能抵抗抗生素的细菌，想弄清楚这种细菌是温和型

    的还是致命性的，那就需要花几天时间，待实验室利用培养、抗体和

    DNA分析等方法测试出这种细菌，到那时就太晚了。更新更快的技

    术，如质谱分析法(从本质上说，就是用激光来辐射样本，并且用精

    确到分子水平的称来测定分子的质量)和更好的DNA测序法都会加

    速这个过程，并最终挽救生命。这些技术已经初露端倪：尽管在研究

    实验室中可以使用，但要足够精密到应用于临床并获得美国食品药品

    管理局的批准，还要好几年的时间。尽管我女儿很小的时候，这些技

    术还不能运用，但我的态度很乐观，相信到我女儿成年的时候，人类

    能通过这种技术研制出更有效的药品来。如果我们只在需要的时候使

    用抗生素，并且抗生素治疗感染病的范围能够越缩越小，我们就能既

    延长抗生素的使用，又减少它们对微生物组的伤害。

    [1] “新生儿的结膜炎(红眼病)”，美国国家疾病预防控制中心，2014年10月11日。访问

    网址：www.cdc.govconjunctivitisnewborns.html.

    [2] “可能来自疫苗的副作用”，美国国家疾病控制与预防中心，2014年10月11日。访问网

    址：www.cdc.govvaccinesvac-genside-effects.htm.

    [3] “微生物的战斗：与抗生素耐药性作战”，美国食品药品管理局，2007年8月17日。访

    问网址：www.fda.govDrugsResourcesForYouConsumersucm143568.htm.

    [4] “人类医学以外的抗菌剂使用以及人类抗菌素耐药性结果”，世界卫生组织，2014年10

    月12日。访问网址：http:web.archive.org web20040513120635及http:www.who.intmedia

    centrefact sheetsfs268enindex.html.

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com第七章

    微生物与人类未来

    当你读到这本书的时候，世人对人类微生物组的了解已经比我们

    写这本书的时候更加深入了。微生物科学进步的速度与我们正在做的

    研究一样，都非常惊人。微生物科学正一步步揭示我们上文所说的

    ——重塑并深化了我们对自己身体甚至思想的基本了解。

    在短短的几年中，我们知道，微生物细胞数量要远远超过人类细

    胞数量的总和；我们还进一步发现，人体微生物的基因数量也远远多

    于我们的基因数量。微生物可能不久就可以解释各种迄今为止谜一样

    的健康和疾病问题了。就在前几年，如果个人要把自己定位到微生物

    地图上，观察自己与其他人的联系，只需要花费少许费用就可以实现

    了。这是一个令人兴奋的研究微生物的时代——所有的个人标本的化

    验价格都很便宜。

    新的微生物前沿研究的范围，甚至超出了我们的身体。我们开始

    研究无处不在的微生物是如何彼此发生关联的。从人体微生物组中研

    发的技术，也可以应用到宠物、家畜、野生动物身上，甚至用在地球

    之上。有了这些新知识，我们就可以把微生物看作连接人类健康、动

    物和环境的一张网，并最终理解如何改善身体内部的微观生态系统和

    我们自身的生态系统。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com下面是一些非常令人兴奋且有潜力的突破：

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com·以微生物为对象的测试，会让你了解你的身体如何对

    止痛药、心血管药物和人工增甜剂做出反应。

    ·能更好地了解自己的身体(包含微生物在内)如何对

    饮食和锻炼做出反应，为了身体健康自己应该做些什么。

    ·能更好地了解排泄物移植：每个人的排泄物疗效都相

    同吗？我们是否需要精确地把排泄物捐赠者与接收者匹配起

    来？抑或我们可以用排泄物药片来取代排泄物移植？

    (好吧，也许只有微生物科学家会喜欢这些研究。)

    从更长远的方面来看，我们要大力探求下面这些富有争议的问

    题：

    ·我们能不能像给小白鼠做的实验那样，设计出不让人

    类增肥的微生物组？

    ·我们能不能设计出寄居在皮肤上、能驱赶蚊虫的微生

    物？(这是阿曼达迫切关注的问题。)

    ·除了诊断疾病，微生物能不能真正用于治疗由微生物

    引发的多种疾病？

    在微生物的发现之旅中，我们仍需长途跋涉。我们非常擅长发现

    哪种微生物会在一个特定的生态系统中繁殖，但在某种程度上，我们

    还不知道它们在做什么，它们之间如何进行交流，它们如何与我们交

    流。我们也不知道扰乱它们会给我们带来怎样意想不到的后果，是用

    抗生素来消灭这些有害的微生物，还是通过调整饮食、调节与其他人

    和动物的联系或者改变我们与环境的联系，让新的微生物介入进来？

    我们面临的很大一部分挑战是我们的微生物组每天都在改变——从本

    质上说，我们任意一个间接的行为，都会改变我们的微生物组。微生

    物科学的伟大力量，就出现在我们为了实现完整生态系统的预期效果

    而明白我们需要做什么的时候。

    为了开始构建这个系统，数百名科学家与成千上万提供样本(他

    们的排泄物)和支持的普通民众，一起参与到人类微生物组项目、基

    因组研究项目和“美国人的肠道”计划中。人类微生物组项目与人类基

    因组计划很相似，创建的目的是对一小部分疾病中的健康微生物组和

    偏差进行遗传普查。“美国人的肠道”计划旨在拓宽普查范围，参与在

    内的人形形色色，既有病人也有健康的人。人类基因组计划希望在地

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com球的生态系统中看到超越人类的微生物组。

    这3个项目都是开创性的，无论是描述上还是对策上都提升了我

    们的能力。未来的研究将不会只局限于对人类微生物地图的详细描

    述，而是制作一种微生物定位系统。这个指导性的知识体系能告诉我

    们：我们在哪里，我们想去哪里，我们如何到达目的地。

    延伸阅读小小微生物的巨大影响

    如果你听到的关于微生物组的信息是相互矛盾的，这是

    因为微生物学与航天科学是不相同的——我认为微生物学更

    难。

    当前我们面临的一个最大的挑战，就是把我们看到的东

    西弄明白。

    从DNA来看，人类本质上是相同的。[1]但从微生物角

    度来看，我们的相似之处立刻就消失殆尽了。两个人同一身

    体部位上寄居的微生物种类大不相同(甚至在我们共享这些

    微生物的时候，它们的总量变化也非常大)。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。在你检验排泄物中的微生物细胞的时候，只有大约10%的概率你会找到两人都有的微生物细胞。[2]

    相反，如果你从这两个人的基因组中挑选同一个位置进行研

    究，就会发现他们的DNA匹配率竟然高达99.9%。这不仅是

    因为微生物的基因组比人类的要丰富，还在于人与人身上实

    际的微生物种类差异也很大。

    从这一点上，你可能想了解，如何知道我们的微生物之

    间存在差异？细菌就是细菌，乳酸菌就是乳酸菌，不是吗？

    其实，事实不总是这样的。你所发现的不同种类的微生物，其数量取决于你如何检验微生物。仅仅通过统计微生物的不

    同种类就断言微生物具有多样性，是不充分的。这是由于微

    生物的物种数量会因我们寻找的努力程度而发生变化。想象

    一下你在池塘里钓鱼的情景。如果你下午钓到3条鱼，你不

    能假设它们代表了池塘里所有的鱼。如果你钓到了两条鳟鱼

    和一条鲈鱼，这并不意味着池塘里的鱼只有鳟鱼和鲈鱼，也

    不意味着它们存在的比率是2:1。你能钓到多少种鱼就看你

    什么时候去池塘，如何钓鱼以及你去池塘钓鱼的频率了。

    当我们开始给微生物物种的独特性下定义的时候，事情

    就变得更复杂了。对于动物来说，相对比较简单：如果两个

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com动物能交配且生下的后代也有生育能力，依据定义，它们就

    来自同一个物种。但微生物之间通常不交配。但在交配的时

    候，它们可以与物种以外的细菌交换遗传物质——可交换的

    物种范围十分广泛，例如其他细菌、古细菌，甚至真核生物

    和病毒。想象一下吧，假设鱼能与藻类和水蚊子交配，而且

    竟然成功了!此外还有一个问题：只有极少数微生物能在实

    验室中培养。而且这样做还需要给这个物种一个官方名称和

    描述。这就像捕捞一种罕见且会爆炸的深海鱼一样，在它爆

    炸前，你要把它抓上岸并确定它的物种身份。

    这里有一种解决方法。虽然大多数微生物都不能在实验

    室培养，但我们仍然可以捕捉到它们并且分析它们的

    DNA，由此确定它们基因组的多样性，从而区分不同种类

    的微生物。我们也可以完全忽略物种的概念，用进化系统树

    来衡量物种的多样性——就像由达尔文勾勒由乌斯和福克斯

    绘制的生命树(详见前文)一样；一种包含基因多于进化系

    统树的微生物组的多样性更大。进化系统树对我们认识含有

    3种鳟鱼的池塘里的鱼类不如含有鳟鱼、鲈鱼和鲦鱼的池塘

    里的鱼类丰富这一事实是有帮助的，因为我们可以称它为鱼

    塘。

    最后，你要决定你是否只关心物种的总数，或者你是否

    也想知道多少种生物与其他生物有关联。这为什么很重要

    呢？因为如果你只计算有一条鳟鱼、一条鲈鱼和一千条鲦鱼

    的池塘的现有物种，就与只有一条鳟鱼、一条鲈鱼和一条鲦

    鱼的池塘的物种多样性是一样的。现在，从你所了解的生态

    系统知识来看，这可能会有所启发，但也可能毫无用处。在

    给定的生态系统中判断什么可以算作多样性的时候，我们需

    要做出许多决定。

    接下来，我们可能想把一个生态系统——寄居在我们体

    内的微生物组——与其他生态系统进行比较。要做到这一

    点，微生物科学家使用了一种名为特殊分解的方法，或称为

    文库研究法[3]，这种方式可以衡量分离微生物组的进化

    史。凯茜·洛祖波内是我的研究生，她现在是科罗拉多大学

    安舒茨医学校区的教授，因为她创立了文库研究法，所以她

    的博士论文顺利通过。使用文库研究法，首先我们要在进化

    系统树上找到微生物组。然后，我们使用一种叫做主坐标分

    析的统计方法，来计算生命树上一个微生物组与其他微生物

    组的不同之处到底有多少。

    如果对你来说这一切听起来像希腊语——或者你很长一

    段时间都没接触线性代数(或者从没学过)——也不用担

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com心。计算机运算系统会帮我们计算。你只需要记住，这种技

    术能制作出可以用来描述微生物组之间关系的精确地图，也

    能揭示什么时候类似的微生物组会出现在生命树上。

    运用这些信息，我们可以把微生物与特定的疾病联系起

    来。最早也是最常用的方法就是做一个代表性研究：召集一

    批生病的人和一批健康人，然后比较他们的微生物。代表性

    研究已经把人类的肠道微生物与肥胖症[4][5]、1型糖尿

    病[6][7][8]、2型糖尿病[9][10][11][12]、炎症性肠

    病[13][14][15][16]、肠易激综合症[17]、结肠癌[18][19]

    [20][21][22]、心脏病[23][24]、类风湿性关节炎[25]

    和其他一系列疾病联系了起来。代表性研究是非常有用的，因为在发现健康人和生病的人之间的巨大差异时，我们知道

    还有其他值得调查的东西。然而，为了确定不同的微生物是

    否会引发疾病，我们还需要设计更多的研究。

    代表性研究的黄金标准，就是建立一个预测性模型。利

    用这个模型，你可以从一部分人——生病的人或健康的人

    ——身上得到一些数据，并预测其他人是否也有这种疾病。

    这项研究已经成功地运用在糖尿病[26][27]、肥胖症[28]

    和炎症性肠病[29]上了。有趣的是，我们已经看到，不同

    群体中特定的生物标志物(一种疾病中涉及的微生物物种或

    基因)是不同的，比如同患2型糖尿病的瑞典人和中国人。

    但是，利用我们从代表性研究中获得的信息，把单个有机体

    与某种疾病联系起来的做法是不成熟的，因为人与人之间病

    原体的组成可能就是不同的。

    人类微生物组项目是一种特殊的代表性研究，因为项目

    针对的是健康的人而不是病人。该项目发现了一个数字：高

    达30%经过严格筛选的健康志愿者身上，都携带着我们认为

    十分危险的病原体，如金黄色葡萄球菌。那些从定义上被确

    认为健康的志愿者，大部分身上都携带着在特定条件下能够

    致病的病原体。再想想杂草：它们只有在生长错地方时才会

    成为问题。这就告诉我们，我们可能要将研究重点从“哪些

    是坏的微生物，以及我们如何能够避免接触或摆脱它们”切

    换到“为什么同样的微生物对有些人无害，对有些人却有致

    命危害呢”？

    因此，一旦我们对可能会引发疾病的微生物有了一些初

    步的线索之后，就可以设计一项纵向研究，并在一段时间内

    跟踪研究对象。研究人员在希望确定微小影响是否会给一些

    人的微生物组带来巨大改变的时候，就会使用纵向研究法，更多电子书下载就在www.aiyadu.com而另一些人则用来做对照研究。到目前为止，只有极少数针

    对微生物的纵向研究完成了。但是，随着DNA测序成本的

    继续降低，我们希望看到更多这样的研究。

    纵向研究的黄金标准就是前瞻性队列研究。健康的志愿

    者或尚未开始治疗的患病志愿者都可以报名参加这种研究

    (否则就称为干预研究)。然后你就可以预测谁是病人或询

    问谁能接受治疗。在撰写本文时，这些研究的规模并不足以

    推导出确定性的结论，尽管TEDDY(年轻人1型糖尿病的环

    境决定因素)研究到目前为止一直都在为成千上万有罹患糖

    尿病风险的儿童提供数据。[30]前瞻性队列研究，尤其是

    那些做了很长时间的研究，对于搞清楚特定的微生物组是否

    会有让你得病的风险或者确定一种治疗方法是否对你奏效十

    分有价值。

    探索作用机制的实验通常在小白鼠身上完成，这让我们

    弄清楚了特定的生化机制的工作原理。实验过程一般是这样

    的：我们改变小白鼠的基因；给它们注入我们认为有特定影

    响的化学物质；添加或去除细菌；最后检查这种影响。不幸

    的是，这些技术都必须采取一个共同的必要措施，就是要对

    小白鼠实施安乐死，才能检查它们的内脏。

    其中一个最有用的作用机制研究，就是在没有微生物存

    在的无菌玻璃罩内饲养小白鼠。我们可以让特定的微生物寄

    居在小白鼠身上，看看是否有变化。这些所谓的无菌小白鼠

    (无菌“gnotobiotic”一词源于希腊语灵知“gnosis”，意思是知

    道，因为我们精确地知道小白鼠接触的微生物)可以给我们

    展示哪种微生物会引发肥胖症，或多发性硬化[31][32]中

    的神经元脱髓鞘(神经保护鞘的侵蚀)，抑或产生类似自闭

    症的行为[33]。重要的是，你要记住，对小白鼠有影响的

    微生物不一定会对人类也有影响。但是对小白鼠的研究仍然

    提供了有价值的信息。

    同时，你听过的由微生物引发疾病的大部分消息都很混

    乱——自相矛盾或者有时有点言过其实。你应该相信什么？

    在分类微生物能否治愈疾病的信息时，要跨领域研究寻找积

    极的结果，尤其是那些从不同角度来看待问题的研究。这种

    发现的正确率更大，因为这些发现的研究主题更多。总的看

    来，我们现在了解到的是某些微生物和某些疾病之间的联

    系，而且有合理的作用机制支持(这是我们在小白鼠身上做

    实验得到的)，而不是靠因果关系这种明显的证据在支撑。

    另外，以一种特殊的方式进行研究，对其结果会有深远

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com的影响。例如，如果我们正在研究肠道易激综合症，我们是

    不是要把研究课题缩到足够小的范围呢？我们只看到肠道易

    激综合症患者正遭受着腹胀或疼痛的折磨，那些患病的人对

    特定的饮食有什么反应？或者，如果我们研究肥胖症患者，我们还需要问他们是否对胰岛素有抵抗性，他们的脂肪都分

    布在身体的哪个部位等。

    其他需要考虑的因素就是，在进行比较研究时，得考虑

    样本的储存方式：DNA是如何从排泄物样本中提取出的？

    哪一部分的基因组是用来检验的？DNA测序需要用什么样

    的仪器？数据分析需要用什么计算机软件以及计算机软件的

    基本设置是什么[34][35][36][37]我们得采用十分规范的

    方法来观察微小的影响。

    如果这一切听起来很复杂，这是因为微生物组本身就很

    复杂，所以针对它们的研究需要仔细推敲、深思熟虑。

    任何时候，只要你听到有关微生物的武断说法或者微生

    物能简单治疗许多疾病的说法，你都要想想它们的复杂性。

    提出疑问是很重要的：这是谁说的？他们是怎么知道的？毕

    竟，如果一位火箭科学家不能告诉你火星距离地球有多远，你就不会相信他能把你带到火星上去。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com附录

    如何了解自己的微生物组

    如果想要了解自己的微生物组，你该怎么做呢？如果想用微生物

    地图定位自己，你又该怎么做呢？好吧，我可以给你一个建议。

    每年感恩节的时候，许多人都在思考吃什么，而2012年感恩节的

    时候，我却和人类学家杰夫·利奇共同创建了一个名叫“美国人的肠

    道”的项目。[1]

    这给广大市民提供了许多科技支持，是我的实验室和

    其他实验室为人类微生物组项目专门研发的。

    要将这一切转化成现实，关键的突破就是把DNA测序的价格降

    下来。现在，我们可以以合理的价格，向热心的公众科学家提供机

    会，让他们参与到这些研究中来。目前，那些向该项目捐赠99美元或

    以上的人，就有权利请求项目人员为他们读出自己身上微生物组样本

    中的细菌种类，这是他们捐款之后得到的回报。该项目还有一些其他

    福利，但所捐赠数目必须到达一定标准，才能获得我们称之为“一周

    排泄物观察”的福利。该项目的目标，就是要知道存在于每个人身上

    的微生物组的种类。

    据我们所知，“美国人的肠道”项目是目前最大的、由全民资助的

    公众科学项目。在撰写本文时，成千上万的人已经报名参加了该项

    目。所有的项目数据在保护参与人员隐私的同时，尽可能向公众公

    开，对此项目有兴趣的研究人员、教育工作者和广大市民都可以利用

    这些数据。传统研究数据经常要保密多年，直到科学论文发表之后才

    能公开，然而“美国人的肠道”项目却不是这样。这个项目中的数据一

    拿到就会及时公开，我们在数据中可以发现各种新奇且有趣的联系，从而在可控的研究中进行更加仔细的调查。越来越多的人用微生物地

    图定位自己的方式加入了进来，这个项目的力量也因此变得越来越强

    大。

    因此，只要把美元寄给我们(欧元或日元都行，本项目也对国际

    参与者开放)，我们就会给您寄来采样箱。然后，您就可以向我们提

    供您的排泄物样本。您也可以把采样箱作为礼物送给爱人或同事。这

    样，您就有机会了解到您的排泄物中到底有什么奥秘了。

    [1] 详见“美国人的肠道”网站：www.americangut.org.

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com致谢

    我要感谢我的实验室里的许多成员，尤其是丹尼尔·麦克唐纳、贾斯汀·德贝柳斯、杰西卡·梅特卡夫、埃瑞特·海德、卢克·厄塞尔、阿姆农·埃米尔、威尔·范·特鲁恩以及达纳·威尔纳，还有微生物组的

    同事们，包括杰拉姆·瓦纳马拉、马蒂·布莱泽、玛丽亚·格洛丽亚·多

    明戈斯-贝洛、埃德·荣、鲁思·雷、萨基斯·马兹马尼安、丹·奈茨、格

    雷格·卡波拉索、杰克·吉尔伯特、欧文·怀特、彼得·德利斯特恩、尼

    古拉斯·康奈尔、阿杰伊·刹帝利、安德里亚·爱德华兹和道恩·菲尔

    德。

    我还要感谢我的父母艾莉森·奈特和约翰·奈特，以及我的妻子阿

    曼达·伯明翰，他们为整本书做了许多非常有价值的贡献，特别是那

    些他们参与的事件；我要特别感谢我的妻子阿曼达和我的女儿爱丽

    丝，因为她们一直在耐心对待并且十分支持这个项目。

    我的TED演讲教练迈克尔·韦茨和阿比盖尔·特南鲍姆既显著地提

    高了我的TED演讲技巧，又从非生物学家的角度帮我完善了本书。克

    里斯·安德森、琼·科恩和TED团队的其他成员也真诚地帮助我重新思

    考我该如何与公众进行交流。

    米歇尔·昆特、迈克尔·贝哈尔和格雷斯·鲁宾斯坦帮助这本书通过

    了终审。我的合作者(根据美国国家科学基金会利益冲突名单)有

    800个左右，尤其是杰弗里·I·戈登，他既是我的学生、实验室成员，也是科罗拉多大学博尔德分校生物前沿研究所的同事，在这本书的创

    作过程中，他不惜承担其他项目延期的风险，为本书提供了无数的创

    意与灵感。

    本书中介绍的项目是由大型且在不断成长的研究团队做成的，我

    的实验室的研究是由美国霍华德·休斯医学研究所、美国国家卫生研

    究院(研究项目包括人类微生物组项目)、美国国家科学基金会，美

    国能源部(DOE)、美国国防部高级研究计划局(DARPA)、美国

    国家航空航天局(NASA)、美国国家司法研究所(NIJ)、美国

    ——以色列两国科学研究基金会、W·M·凯克基金会，阿尔弗雷德·P·

    斯隆基金会、约翰·邓普顿基金会、简和查理·布查基金会、科罗拉多

    州生物燃料提炼中心、美国克罗恩及结肠炎基金会、比尔及梅林达·

    盖茨基金会、戈登及贝蒂·摩尔基金会，以及成千上万的公众会员们

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com资助的。

    书中所有的错误和遗漏都是出自我自己，大部分引人入胜的写作

    则是经由布伦丹之手完成的。

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com参考文献

    前言

    [1]C. R. Woese and G. E. Fox, “Phylogenetic Structure of the

    Prokaryotic Domain: The Primary Kingdoms,” Proceedings of the

    National Academy of Sciences of the United States of America 74, no. 11

    (November 1, 1977): 5088–90.

    第一章

    [1]N. O. Verhulst et al., “Composition of Human Skin Microbiota

    Affects Attractiveness to Malaria Mosquitoes,” PloS One 6, no. 12 (2011):

    e28991.

    [2]E. A. Grice et al., “Topographical and Temporal Diversity of

    the Human Skin Microbiome,” Science 324, no. 5931 (May 29, 2009):

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    Body Habitats Across Space and Time,” Science 326, no. 5960 (December

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    Escherichia Coli K-12,” Science 277, no. 5331 (September 5, 1997):

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    [6]Meagan B. Gallagher, Sonia Sandhu, and Robert Kimsey,“Variation in Developmental Time for Geographically Distinct

    Populations of the Common Green Bottle Fly, Lucilia sericata (Meigen),”

    Journal of Forensic Sciences 55, no. 2 (March 2010): 438–42.

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com[7]O. S. Von Ehrenstein et al., “Reduced Risk of Hay Fever and

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    Journal of the British Society for Allergy and Clinical Immunology 30, no.

    2 (February 2000): 187–93; E. von Mutius and D. Vercelli, “Farm Living:

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    10, no. 12 (December 2010): 861–68.

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    America 104, no. 51 (December 18, 2007): 20529–33.

    [10]E. S. Charlson et al., “Topographical Continuity of Bacterial

    Populations in the Healthy Human Respiratory Tract,” American Journal

    of Respiratory and Critical Care Medicine 184, no. 8 (October 15, 2011):

    957–63.

    [11]A. Morris et al., “Comparison of the Respiratory Microbiome

    in Healthy Nonsmokers and Smokers,” American Journal of Respiratory

    and Critical Care Medicine 187, no. 10 (May 15, 2013): 1067–75.

    [12]O. E. Cornejo et al., “Evolutionary and Population Genomics

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    Nucleatum Promotes Colorectal Carcinogenesis by Modulating E-

    Cadherin Beta-Catenin Signaling via Its FadA Adhesin,” Cell Host

    更多电子书下载就在www.aiyadu.comMicrobe 14, no. 2 (August 14, 2013): 195–206; A. D. Kostic et al.,“Fusobacterium Nucleatum Potentiates Intestinal Tumorigenesis and

    Modulates the TumorImmune Microenvironment,” Cell Host Microbe

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    Bacteria in Colorectal Carcinomas,” Microbiome 1, no. 1 (May 15, 2013):

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    [19]Eckburg et al., “Diversity of the Human Intestinal Microbial

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    the Old Order Amish and Its Relation to the Metabolic Syndrome,” PloS

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    United States of America 108 (March 15, 2011): 4615–22; K. Berer et al.,“Commensal Microbiota and Myelin Autoantigen Cooperate to Trigger

    Autoimmune Demyelination,” Nature 479 (2011): 538–41.

    [23]E. Y. Hsiao et al., “Microbiota Modulate Behavioral and

    Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental

    Disorders,” Cell 155, no. 7 (December 19, 2013): 1451–63.

    [24]P. Gajer et al., “Temporal Dynamics of the Human Vaginal

    Microbiota,” Science Translational Medicine 4, no. 132 (May 2, 2012):

    132ra52; J. Ravel et al., “Daily Temporal Dynamics of Vaginal Microbiota

    Before, During and After Episodes of Bacterial Vaginosis,” Microbiome 1,no. 1 (December 2, 2013): 29.

    第二章

    [1]R. Romero et al., “The Composition and Stability of the

    Vaginal Microbiota of Normal Pregnant Women Is Different from That of

    Non-Pregnant Women,” Microbiome 2, no. 1 (Febuary3, 2014): 4.

    [2]O. Koren et al., “Host Remodeling of the Gut Microbiome and

    Metabolic Changes During Pregnancy,” Cell 150, no. 3 (August 3, 2012):

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    [3]K. Aagaard et al., “The Placenta Harbors a Unique

    Microbiome,” Science Translational Medicine 6, no. 237 (May 21, 2014):

    237ra65.

    更多电子书下载就在www.aiyadu.com[4]Romero et al., “The Composition and Stability of Vaginal

    Microbiota of Normal Pregnant Women Different from That of Non-

    Pregnant Women.”

    [5]Michelle K. Osterman and Joyce A. Martin, “Changes in

    Cesarean Delivery Rates by Gestational Age: United States, 1996–2011,”

    NCHS Data Brief, no. 124, June 2013: 1–8; Luz Gibbons et ......