人體細菌數(shù)量為細胞10倍

人體細菌數(shù)量為細胞10倍各司其職的細菌不管是細胞數(shù)量，還是擁有的基因各司其職的細菌不管是細胞數(shù)量，還是擁有的基因數(shù)量，寄生在人體表面和內部的細菌都遠超人體本身?，F(xiàn)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(yǎng)物質維護身體組織和器官；可以感受到自身發(fā)出的信號，比如饑與飽；免疫細胞能識別危險的微生物（病原體），向它們發(fā)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(fā)現(xiàn)，人體并不是一座自給自足的世外小島。它更像一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，一個龐大的社會。在我們的身體內，住著數(shù)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，人體細胞并不是人體內數(shù)量最多的細胞，共生細菌的數(shù)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、生長和防御。 小小的細菌居然有如此大的影響力。生物學家已經(jīng)對人體內數(shù)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，有助于我們更加了解自己身體的功能。也讓我們更清楚，為什么有些疾病發(fā)病率越來越高，比如肥胖

癥和自身免疫性疾病。 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(SarkisK.Mazmanian)認為，這源于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于人體，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，這些細菌并不是與生俱來的。每個人都是在與周圍環(huán)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，并開始繁殖。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(jīng)形成了地球上最復雜的微生物群落。大約5年前科學家開始研究這種微生物生態(tài)系統(tǒng)。當時他們面臨一個難題腸道內的細菌已經(jīng)習慣了以群當時他們面臨一個難題腸道內的細菌已經(jīng)習慣了以群居方式、在無氧環(huán)境中生存，單個細菌在開闊的培養(yǎng)皿中根本無法存活?，F(xiàn)在，這個難題已經(jīng)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。由于DNA和RNA可在常規(guī)的有氧實驗環(huán)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么不同。接下來要做的，是分析細菌群落中的其他基什么不同。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、有什么功能。這項工作也非常復雜，細菌不僅數(shù)量巨大，在提取過程中它們的基因還會混在一起。鑒定一種基因屬于哪個菌種很難。相對而言，鑒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(tǒng)計。2010年初，歐洲小組發(fā)表了他們對人體消化系統(tǒng)中細菌基因數(shù)目的統(tǒng)計結果330萬個基因（來自1000多個菌種），差不多是人結果類基因數(shù)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(fā)現(xiàn)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（HumanGenomeProject）已證

實：所有人的DNA99.9%都是相同的?？雌饋?，細菌基因的變異對人類個體的命運、健康、行為造成的影響，遠勝于我們自己的基因。不同人的體內，細菌種類和數(shù)量雖然大不相同，但對于大多數(shù)人來說，他們體內的、發(fā)揮關鍵作用的有益細菌基因其實都差不多，盡管這些基因來源于不同的益細菌基因其實都差不多，盡管這些基因來源于不同的菌種。另外，即使是最有益的細菌，如果它們在不恰當?shù)牡胤酱罅孔躺脑?，也可能導致嚴重的疾病。比如，細菌跑到血液中，就會導致敗血癥；進入腹部器官之間的組織網(wǎng)絡中，就會導致腹膜炎。基因共享潛伏的戰(zhàn)友幾十年前，通過對動物腸道消化作用和合成維生素的研究，人們第一次發(fā)現(xiàn)，細菌可以造福人類。20世紀80年代，研究人員發(fā)現(xiàn)，維生素B12可以幫助人體細胞產生能量、合成DNA、制造脂肪酸，但形成維生素B12的酶必須依賴細菌才能生成。科學家在許多年前就知道，腸道內的細菌可以分解食物中某些難以消化和吸收的成分，但直到最近，他們才發(fā)現(xiàn)一個有趣的細節(jié)：在人體的共生細菌群落中，還有兩種細菌能影響人的消化和食欲。多形擬桿菌人的消化和食欲。多形擬桿菌（Bacteroidesthetaiotaomicron）的名字可能來源于希臘姐妹會或兄弟會,它是一種最優(yōu)秀的碳水化合物降解細菌，能夠將許多植物類食品中的大分子碳水化合物降解為葡萄糖和其他易消化的小分子糖類。人體中沒有基因可以合成降解碳水化合物的酶，而多形擬桿菌的基因，能合成260多種消化植物成分的酶從而幫助人體高效地從橙子、蘋果、土豆、小麥胚芽等食物中提取營養(yǎng)素。 通過對小鼠進行實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)，多形擬桿菌可與宿主發(fā)生相互作用，向宿主提供營養(yǎng)物質。研究人員先將小鼠飼養(yǎng)于一種完全無菌的環(huán)境中（保證它們不攜帶任何細菌），然后再讓小鼠與多形擬桿菌接觸。2005年，美國華盛頓大學圣路易斯分校的研究人員發(fā)現(xiàn)，多形擬桿菌通過食用多糖分子，即結構復雜的碳水化合物而存活。多形擬桿菌會讓這些營養(yǎng)物質發(fā)酵，生成短鏈脂肪酸（也就是它們的排泄物），為小鼠提供養(yǎng)分。通過這種方式，細菌從那些本來無法消化的碳水化合物中得到了熱量，比如燕麥片中的膳食纖維。研究人員還發(fā)現(xiàn)，如果要獲得相同的體重，那些沒有攜帶多形擬桿菌的小鼠，需要比攜帶了這種細菌的小鼠多吃30%的食物。不可或缺科學家發(fā)現(xiàn)，一些線索指向一種非常新穎的觀點：經(jīng)過20萬年的進化，人體內的細菌群落和免疫細胞已經(jīng)達成了和平共處，也就是一種平衡。在過去的億萬年中，經(jīng)過不斷磨合，免疫系統(tǒng)已經(jīng)進化得既不會具有過強的攻擊性（進攻自己人），也不過于放松（放過敵人）。例如，T細胞會在識別和反擊入侵人體的病原體時扮演重要角色，同時還會引發(fā)一系列炎癥反應（腫脹、變紅、發(fā)熱等）。但是，人體在產生大量T細胞后，又會很快產生調控性T細胞，抵消促炎T細胞產生的效應，緩解炎癥。正常情況下，調控性T細胞會在促炎T細胞肆虐之前迅速發(fā)揮作用。美國加州理工學院的馬茲曼尼安稱「問題是，這些促炎T細胞抵御外敵時采取的措施，比如釋放毒性化合物，會破壞我們自己的組織。”幸運的是，調控性T細胞會產生一種蛋白質來抑制促炎T細胞。最終使得炎癥反應減弱，免疫系統(tǒng)不再攻擊人體自己的細胞和組織。一旦好斗的促炎T細胞與平和的調控性T細胞之間達成平衡，人體就會保持良好的健康狀況。 多年來，研究人員都認為這種自我平衡的系統(tǒng)，完全是由免疫系統(tǒng)生成的。但是，馬茲曼尼安和同事發(fā)現(xiàn)，一個免疫系統(tǒng)是否健康、成熟，取決于有益細菌是否一直與其發(fā)生作用。這個事實再一次說明，我們并不是自己命運的主宰者?！凹毦梢允刮覀兊拿庖呦到y(tǒng)運轉得更好，這可能是一個顛覆傳統(tǒng)的觀念，”馬茲曼尼安說，“不過，事實越來越清楚：免疫系統(tǒng)后面的驅動力，正是那些共生細菌?！瘪R茲曼尼安和他在加州理工學院的研究團隊發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)人（約70%?80%）體內都有一種細菌——脆弱擬桿菌。這種細菌可以釋放消炎物質，幫助免疫系統(tǒng)保持平衡。他們以免疫系統(tǒng)有缺陷的無菌小鼠為研究對象，這種小鼠的調控性T細胞在功能上存在障礙。當研究人員向小鼠植入脆弱擬桿菌后，這種嚙齒類動物的免疫系統(tǒng)可以恢復正常，促炎T細胞和抗炎T細胞之間重回平衡狀態(tài)。這其中的機制是什么呢？在20世紀90年代初，研究人員對脆弱擬桿菌表面伸展出的幾種糖分子進行了研究，發(fā)現(xiàn)起作用的就是這些糖分子。

2005年，馬茲曼尼安和同事證明：這些分子中，有一種稱為多糖A的分子，可以促進免疫系統(tǒng)的發(fā)育成熟。不久后，他們又發(fā)現(xiàn)，多糖A可以給免疫系統(tǒng)發(fā)信號，使之制造更多的調控性T細胞，后者再告訴促炎T細胞不要攻擊脆弱擬桿菌。相反，那些缺乏多糖A的脆弱擬桿菌在腸內黏膜層中則無法生存，因為免疫細胞會把這種細菌當作病原體攻擊。2011年，馬茲曼尼安和同事在美國《科學》(Science)雜志上發(fā)表論文，詳細描述了上述效應中的分子反應，第一次闡明了微生物與哺乳動物之間的共生現(xiàn)象。“脆弱擬桿菌對人體非常有益，幫助我們彌補了人體本身DNA的不足，”馬茲曼尼安說，“很多時候，它對我們的免疫系統(tǒng)發(fā)號施令，進行操縱。”但是，與許多病原體不同的是，這種操縱并不會抑制或減弱我們免疫系統(tǒng)的性能，相反，還有助于免疫系統(tǒng)發(fā)揮功。我們體內的其他細菌，也可能對免疫系統(tǒng)有相似的作用。他提醒說：“這只是第一個例子。毫無疑問，還會有更多的例子出現(xiàn)?！边z憾的是，因為人們生活方式的改變，脆弱擬桿菌與幽門螺旋桿菌一樣，正面臨滅絕。“所謂的社會發(fā)展，已經(jīng)在很短的時間里，完全改變了我們與微生物世界之間的聯(lián)系，”馬茲曼尼安說，“在努力使自己遠離病原體的同時，我們也斷絕了自己與有益微生物之間的聯(lián)系。我們的本意是好的，但我們將為之付出沉重的代價。”在脆弱擬桿菌的好的，但我們將為之付出沉重的代價?！痹诖嗳鯏M桿菌的例子中，代價可能是自身免疫系統(tǒng)的紊亂。如果沒有多糖A對免疫系統(tǒng)發(fā)送信號，令其產生更多的調控性T細胞，那些好斗的T細胞就會攻擊它們所撞見的任何東西，包括人體自己的組織。馬茲曼尼安認為，近年來免疫系統(tǒng)疾病，比如克羅恩氏病、I型糖尿病、多發(fā)性硬化癥等疾病的發(fā)病率提高了七八倍，就與有益細菌的減少有關。“導致這些疾病的，既有自身原因，又有外界原因，”馬茲曼尼安說「我相信外界原因就是共生細菌群落，它們的改變正在影響我們的免疫系統(tǒng)。”我們生活方式的改變，導致微生物群落發(fā)生改變，脆弱擬桿菌和其他抗炎微生物減少，進而導致調控性T細胞發(fā)育不良。對那些遺傳學上的易感人群來說，這種變化可能會導致免疫性疾病和其他疾病。 當然，以上描繪的只是一種可能。現(xiàn)階段的研究只能說明，共生細菌數(shù)量的減少與免疫疾病發(fā)病率提高之間存在關聯(lián)。但究竟誰是因，誰是果，就很難分清了。以肥胖癥為例：一方面，人體內固有的細菌數(shù)量減少，導致了自身免疫疾病和肥胖癥的發(fā)病率直線上升；另一方面，這些疾病也使體內環(huán)境不再適宜共生微生物生存。馬茲曼尼安認為，前者才是矛盾的主要方面，腸道內細菌群落的改變導致了免疫性疾病發(fā)病率提高。但是，“這還有待于科學家進一步驗證，進行相關研究，證明其中的因果關系，闡明隱藏在其后的機制「馬茲曼尼安說「這是我們的責任，也是我們的工作?！睂采毦难芯俊嗳鯏M桿菌（BF-839）（BF-839）1983年9月，中國最早的細菌專家之一張季階教授，從健康的嬰兒體內分離出一株革蘭氏陰性短桿菌給這種細菌命名為脆弱擬桿菌（BF-839）,它是一群生活在機體內益于宿主健康的微生物，它維護人體健康和調節(jié)免疫功能的作用已被廣泛認可。脆弱擬桿菌（BF-839）是唯一一個中國人發(fā)現(xiàn)的菌種，填補了國內外的空白，獲得了國家專利。國際聯(lián)機檢索認證：脆弱擬桿菌專利。國際聯(lián)機檢索認證：脆弱擬桿菌（BF-839）是繼雙歧桿菌、乳酸桿菌之后，被人類發(fā)現(xiàn)的第三大新菌種，無毒、無遺傳毒性，占人體菌種的