与人类一起进化的肠道细菌

陪伴我们几千年的“伙伴”

人体内的肠道细菌很多,多达万亿个。可以说,我们体内的细胞有多少,肠道细菌就有多少。这些细菌有的来自食物和外界环境,这些只是肠道里的过客,有的则是自古以来陪伴我们的“老熟人”。

科学家发现,这些老式肠道细菌认识我们的历史可以追溯到非洲南方古猿时期。大约6.5438+00亿年前,非洲南方古猿分裂为两个群体。一组进化成了大猩猩,另一组中的一些进化成了人类,剩下的进化成了黑猩猩和倭黑猩猩。

这些细菌的祖先生活在非洲猿的肠道中,随着非洲猿的分化而分化。某种程度上,它们和我们一起进化至今,这是我们人类的进化史,也是肠道细菌的进化史。

同样,类人猿的进化史也可以通过类人猿的肠道细菌来探究。2010年,科学家首次绘制了类人猿肠道细菌的谱系图,发现它们与各自的“宿主”同时繁殖和进化。比如非洲黑猩猩的三个亚种的肠道细菌彼此非常相似,相似度高于倭黑猩猩。

就这样,随着人类的发展和繁衍,肠道细菌也在不断发展和繁殖。虽然肉眼看不到,但它们就在那里,伴随了我们几千年。

人类不可或缺的伴侣。

某种程度上,肠道细菌对人类的陪伴是一种生物关系。* * *是自然界中非常普遍的现象,很多动物和微生物都是相互关联的。比如蚜虫及其携带的布氏菌,为蚜虫提供了一种必需的营养物质,而蚜虫本身无法从食物中获取这些营养物质。同样,蚜虫为布氏菌提供布氏菌自身不能产生的营养物质,从而维持细菌的生存。蚜虫和布氏菌的历史非常悠久,早在2.5-2亿年前,恐龙刚刚出现的时候就有了。从此,蚜虫和布氏菌相伴而生,完美诞生直至今日。

另外,布氏菌只生活在蚜虫体内,不在其他地方,它们从蚜虫母体传播到卵再到有繁殖的幼虫,这样的* * *生活代代相传。这是一种互利的关系,肠道细菌和人类也是如此,但和蚜虫、布氏菌相比,人类和肠道细菌的关系略有不同。

一些人体肠道细菌可以参与糖和蛋白质的代谢,促进铁、锌等矿物质元素的吸收。有的可以合成多种维生素,如维生素B1、B2等B族维生素,还可以利用蛋白质残渣合成多种氨基酸,如天冬氨酸、苯丙氨酸等。有的能吸引水分,促进粪便排泄;有的可以提高机体免疫功能,抑制肠道内致病菌的繁殖。肠道细菌在人类的生命健康中起着重要的作用,对人类的生存有着重要的意义。我们需要肠道细菌。

然而,肠道细菌可能不需要人类。它们在人类的肠道中分解食物,也确实获得了维持生命所需的营养物质,但人类的肠道只是它们所生存的生态系统之一,并不仅限于我们的肠道。科学家从世界各地收集了许多猿和人类的粪便样本。经过分析发现,有些人类肠道细菌可以“移动”,即可以从我们身上转移到黑猩猩身上,也可以从黑猩猩身上转移到大猩猩身上。例如,毛壳菌科的细菌经常有这样的转移。经过研究,科学家认为它们可以在不同物种之间转移,也许是因为它们可以产生一种坚硬耐寒的孢子,从而使细菌能够在肠道外生存。事实上,许多肠道细菌都可以产生孢子,因此科学家推测,细菌在不同生命体之间来回“移动”可能是正常的。

在人类和肠道细菌的陪伴下,双方都受益,但是细菌可以离开人体,继续在其他生物体内生存,而一旦人体内没有细菌分解消化食物,后果将不堪设想。

最长久的陪伴会结束吗?

这些肠道细菌从人类出现就一直伴随着我们。但是今天,这种情况正在悄然改变。

科学家发现,一些细菌物种仍然生活在大猩猩、黑猩猩和倭黑猩猩体内,但它们的种类在人体内发生了很大变化。例如,在欧洲和北美,那些细菌在人的肠道中已经消失了,但在东非国家马拉维的农村地区,人们仍然有这些细菌。

这可能是由于近几百年来人类的饮食和卫生发生了巨大的变化,尤其是在世界发达地区。也就是说,在不经意间,我们驱逐了一些已经伴随我们很久的肠道细菌。

那么,这些细菌为什么会消失呢?可能有两个原因。一方面,现代工业化社会广泛使用抗生素等药物,干扰和驱逐部分肠道细菌。另一方面,科学家从考古研究中发现,人类肠道细菌种类的减少不仅始于现代,而是始于古代。当时人类还处于狩猎采集时代,肠道细菌种类比同时期的黑猩猩和大猩猩要少。现代欧洲和北美城市居民的肠道细菌种类比古代少。也许当人类开始烹饪食物时,细菌的数量开始减少。因此,科学家推测,也许是因为食物种类的变化,肠道细菌的种类也发生了相应的变化,有些已经不需要了。

如果有,这些消失的细菌对人体健康有影响吗?科学家推断,既然这些细菌已经伴随我们很长时间了,那么它们一定扮演着重要的角色,也许是帮助我们消化食物,也许是帮助我们维持免疫系统等等。没有它们,人们可能会有一些健康问题。这也许可以解释为什么肥胖、炎症和免疫性疾病的发病率在逐渐上升。

但是,从某种程度上来说,这种推断过于草率。毕竟目前的研究样本只含有四种灵长类肠道细菌。在后续的研究中,科学家将从两个方面着手。一方面,他们将深入研究肠道细菌的全基因组,考察其发展变化;另一方面,将研究样本扩展到其他灵长类动物,比如猴子。那时候,也许我们能得到一个肯定的答案。

本文来自《大科技*科学之谜》杂志文章第12期,2016期。