從來就沒有“健康的”微生物群落

2019-03-10 01:16:11

倫敦——17世紀後期,荷蘭博物學家安東·范·列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)用顯微鏡查看自己的牙菌斑時,看到了一大群“非常可愛地動來動去的”微小細胞。他沒有預見到,幾個世紀後,與我們共存的數以萬億計的微生物——統稱為微生物群落——將躋身生物學研究中最熱門領域的行列。

這些微小的夥伴幫助我們消化食物,鍛鍊我們的免疫系統,並清除其他可能致病的有害微生物。反過來,我們攝取的從食物到藥物的各種東西,都可能會改變身體內的微生物群落——這對我們的健康存在重大影響。研究發現,微生物群落的變化,伴隨著從肥胖症到糖尿病再到結腸癌等各種健康問題。

隨著這些相關關係的明朗,人們也希望,通過引導體內微生物向更加健康的狀態發展,我們或許可以治療這些疾病。龐大的益生菌行業當然希望你會這么想,雖然沒有多少證據表明,吞下優酪乳中的數十億細菌,對我們腸道中數以萬億的微生物群落有多大影響。蓬勃發展的微生物群落減肥食譜——細菌自己的自救手冊——也在宣揚類似的口號,即使我們對飲食影響微生物的了解才剛剛起步。

Michael DeForge

由於想擁有健康的微生物群落,一些人採取了遠比喝優酪乳更加極端的做法。今年9月,考古故事作家傑夫·利奇(Jeff Leach)使用一支滴管,把坦尚尼亞哈扎(Hadza)部落成員的糞便注入自己的腸道。醫學界已經進行了數以百次的糞便移植,特別是在患者感染了難以去除的導致腹瀉的艱難梭菌(Clostridium difficile)時。該療法成效顯著,遠遠超過了傳統的抗生素。

可是,利奇並沒有感染艱難梭菌。他在部落格上寫道,之所以在自己身上做嘗試,是因為他認為西方人的微生物群落“亂七八糟”。糟糕的飲食、抗生素的使用和過度消毒的環境讓西方人的腸道嬌生慣養,他寫道,“可能讓我們更接近於不健康。”由於保持著傳統的狩獵採集生活方式,哈扎人有多樣的微生物群落,想必處於正在逐步消失的更加健康的理想狀態。因此,他用滴管做了這個驚人嘗試。利奇標榜此舉是“(重新)變成人類”。

這種思路是錯誤的。它把我們與微生物之間的關係浪漫化了,將其描繪成快樂的夥伴關係,而在美好的往昔,這種關係更加和睦友好。此外它還蘊含著一個越來越流行的主題:世界上存在著一種“正常”或“健康”的微生物群落,人們應該去追求它。其實這根本就不存在。微生物群落很複雜多樣、不斷變化、與環境密切相關——由於這些特質,它不能被簡單地分門別類。

“健康”微生物也能搖身變成禍害。我們腸道中的微生物無疑很有益處,但如果它們穿過腸壁,進入血液,就可能觸發一種使人生病的免疫反應。同樣一群微生物既可以是有益的盟友,也可以是危險的威脅,相差不過是毫釐之間。

相反的,“不健康”的微生物配置可以是正常的,甚至必要的。康奈爾大學(Cornell University)的露絲·E·雷(Ruth E. Ley)和她的同事們,驚人地展示了這一點。他們發現,孕婦的微生物群落會在妊娠晚期里經歷翻天覆地的變化,其最後的狀態會像代謝綜合徵患者一樣。代謝綜合徵常常伴隨著肥胖、高血糖,而病人患糖尿病和心臟病的風險也會提高。這些微生物可能顯示人快患上了慢性病,也可能表示快當媽媽了——在滋養一個不斷成長的胎兒時,堆積脂肪、提高血糖是十分合理的。

還有另一個例子。醫學界通常認為,健康的陰道微生物群落,主要由製造酸性環境的乳桿菌(Lactobacillus)組成,從而創造一個不適宜致病微生物存活的環境。然而,愛達荷大學(University of Idaho)的拉里·J·福尼(Larry J. Forney)和同事們卻發現,有四分之一的女性不符合這種情況,儘管她們都很健康。這些研究對象還顯示出,她們的陰道菌群可能會非常劇烈地迅速變化,甚至同一天內都會這樣變化,時而處在人們以為容易患病的狀態,時而不然,但是既找不到明確的原因,也沒有產生致病效果。

如果你試圖通過分析陰道微生物來判斷一名女性的健康狀況,結果恐怕會很難判讀,而且等到分析結果出來,情況可能已經變了。

這種讓人困惑的複雜性並不限於陰道。今年早些時候,密西根大學(University of Michigan)的派屈克·D·施洛斯(Patrick D. Schloss)分析了300名志願者18個不同部位的微生物群落。他們都很健康,連齲齒都沒有。然而施洛斯卻發現,他們身上帶有的微生物差異巨大,而且會在不同的狀態之間交替變化,而其中的原因尚無法解釋。

微生物群落多變的性質部分解釋了為什麼人們對它產生了這么大的興趣。就算科學家認定人類基因的變異可能會提高疾病風險,也很難改寫基因,或者找到靶向藥物。然而,理論上微生物群落可以通過益生菌、糞便注入或其他手段來調節。就像一些研究人員所說的,它是不必做手術就可以更換的僅有的“器官”。

但是怎么才能確定需要更換呢?艱難梭菌激增肯定是個問題,但其他多數菌群都沒那么容易歸類。微生物群落包含成千上萬的物種,而且總是在相互競爭並與宿主來回過招,同時演化、變異。你的基因和去年是一樣的,但從上一頓飯開始,或者從太陽升起時開始,你的微生物群落已經發生了變化。

我們應當開始把微生物群落理解成一個生態系統,比如一片雨林或草原,其中也具有類似的複雜性。就像非洲森林裡的大猩猩和豹子,不同於美洲的狼和駝鹿,世界各地人體內的微生物群落也千差萬別。

哈扎部落就是一個例子。他們擁有的微生物種類的多樣性超過西方人,不過具體組合各有千秋。在目前得到測序的人群中,他們是僅有的不帶有比菲德氏菌(Bifidobacteria)的成年人。這個菌群通常被認為是“健康”的,西方人腸道中的微生物,就有至多10%屬於這個種類。不過,哈扎人身上卻帶有很高水平的密螺鏇體屬(Treponema)細菌,而梅毒的病原體就歸於這一屬。

這些菌群是比西方人體內的更好還是更糟?我猜想這兩個答案都不正確,這只是他們獨有的菌群而已,與他們的食物、他們踩過的土地、他們感染的寄生蟲相適應。我們的生活方式十分不同,我們的微生物群落可能也相應地做出了適應。數代細菌的更迭可能只需要幾分鐘時間,我們的基因組根本來不及適應現代生活,但是我們的微生物群落卻有充足的時間進行調適。

或許哈扎人的微生物群落在美國人的腸道里也同樣能運轉,但也有可能不兼容。歷史上的西班牙征服者就證明了這一點。他們殖民南美洲之時,攜帶來了歐洲變種的幽門螺桿菌(Helicobacter pylori),胃部的這種細菌會不太頻繁地引起潰瘍和胃癌。而且這些歐洲變種的細菌,也取代了美洲原生的細菌變種。在哥倫比亞,其後果一直延續到了今天,在一些社區,胃癌的發病率要高出25倍,極有可能是因為來自祖先的基因組,與體內的幽門螺桿菌變種並不匹配。

微生物群落是我們一生中所有經歷的總和:我們繼承的基因、我們服用的藥物、我們吃過的食物、我們握過的手。針對現代的疾病,得出普適性的療法,可能性並沒有那么高。

我們一直不肯放棄心中的一種執念,想要有一種靈丹妙藥,不費多大力氣,就能簡簡單單地得到健康。然而生物學卻很少會這樣慷慨,所以我們需要學著怎樣通過調節飲食、生活方式和環境,來細微地影響體內的生態系統。我們還需要想出一個辦法,來經常性地監測人體內的微生物群落,從而理解這些微生物在長時間裡如何變化,一些菌群是不是比另一些更為固定。

我們的微生物群落的確是我們人體的一部分,就像人與人千差萬別一樣,這些微生物也千差萬別。如果我們想從中受益,就必須接受這種複雜性。

埃德·勇(Ed Yong)是關注科學的自由作家,為《國家地理》(National Geographic)撰寫部落格“也不算是火箭科學啦”(Not Exactly Rocket Science)。他撰寫的一本關於動物和微生物新書即將出版。

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