[原创]小科普人体大数据之微生物篇：人体内有多少微生物

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人体内约有50万亿细胞, 如果这个数字让你吃惊的话, 那么寄生在人体的微生物总量会让你下巴大跌: 据不完全估计, 这个数量应该是人体细胞数量的10倍以上，至少有500万亿以上。这些微生物的基因总和约是人体基因量的200倍之多 － 而人体基因组的基因数量约2万多。微生物细胞(不包括病毒)通常较小, 仅是人体细胞大小的十分之一到百分之一，但由于数量巨大, 其总重量可占成年体重的5磅之多。

这些微生物不仅数量巨大，而且种类巨多，从病毒、细菌，一直到真菌和真核生物(如导致疟疾的疟原虫)。所有这些微生物组合在一起，构成人体微生物群系(Human Microbiome)，是现代生物医学研究的一个重要领域。

很多人谈菌色变，总认为细菌总给人体带来灾难，是不好的东西。其实99%的微生物是无害甚至有益的，只有不到1%是有害的，而有害的细菌中能够真正致病的又是极少数。多数寄生在我们身体表面和体内的微生物是人体赖以生存的必需品，和人体是共生的关系。这些细菌可以帮助我们消化食物，产生某些人体必需的维生素，帮助调节我们的免疫系统，使我们保持健康免受致病细菌的侵害。

尽管只有极少数病原微生物对人体有害，但在抗生素诞生以前，人类的发展史却是一部跟病原菌对抗的血泪史：天花，鼠疫，疟疾，这些对现代人来说略感遥远的名字，却无不在人类的发展史上留下悲惨的一页。

• 历史上鼠疫有三次大流行，首次大流行发生于6世纪，起源于埃及的西奈半岛，波及到欧洲所有国家，死亡近2500万人；第二次发生于14世纪，起源于美索不达米亚，仅欧洲就死亡2500万人，即历史上著名的黑死病；第三次发生于19世纪末至20世纪初，死亡1200万人。

• 一个小小的天花病毒，虽然只携带200个基因，在二十世纪的100年内，却总共杀死约3至5亿人。到了1967年，据国际卫生组织的数字，当年仍然有1500万人感染天花，当中200万人死亡。

• 由疟原虫传播的疟疾，直到今天还是热带地区主要传染病之一，每年估计有3亿至5亿人遭受疟疾侵害，大约有100万人因此死亡，其中大部分是儿童。85%的疟疾案例发生在最贫穷的非洲撒哈拉沙漠以南地区。联合国秘书长潘基文在2008年4月25日首个世界疟疾日，订立了非洲要在2010年12月31日前普及疟疾防治的目标。据说Bill Gates及夫人正是因为看到疟疾对非洲儿童的祸害，才下定决心创建了Bill & Melinda 盖茨基金会，该基金会已经积累了数百亿美元，用于改善贫困地区公共卫生，赞助病原菌的研究及药物疫苗的开发。

抗生素的发现，应该是人类抗击传染病的首次胜利，是人类医疗史上的第一次革命，使人体平均寿命大幅提高 － 人类的平均寿命一下子提高了三分之一。有趣的是，发现青霉素的弗莱明爵士，曾作为战地医生服务于第一次世界大战，正是受到大量受伤感染而死亡的士兵的激励，才在战后继续专心关注抗生素的研究。这也算是战争推动人类文明的一个例证吧。

说到人类病毒，就不能不提一下艾滋病毒(HIV)。这个至今令世人闻之色变的小小病毒， 只有10个基因，却威力无比，专门攻击人类免疫系统，最终导致病人免疫力彻底丧失，感染各种疾病而死。虽然每年全球各地无数的科学家投入大量人力物力在研究该病毒，开发药物及疫苗，但由于该病毒变异很快，隐藏很深，至今很难治疗。由台裔美籍科学家何大一发明的鸡尾酒疗法，是目前公认的疗效最佳的艾滋病治疗方法。但该方法成本太高，推广起来有一定难度。

HIV病毒结构示意图

虽然与人体共生的微生物种类巨大，由于传统微生物学研究方法的局限，我们对生活在自己体内的95%以上的微生物没有任何研究数据。2007年底，美国国立卫生研究院（NIH）宣布投入1亿1500万美元正式启动了为期五年的“人类微生物组计划( Human Microbiome Project, 简称HMP )”。 该项目由美国主导，有欧盟及日本和中国等十几个国家参加，使用新一代DNA测序仪进行人类微生物组DNA的测序工作，是人类基因组计划完成之后的一项规模更大的DNA测序计划，目标是通过绘制人体不同器官中不同微生物的基因组图谱，解析微生物菌群结构变化对人类健康的影响。

截止2012年6月该项目结束，它从242个健康志愿者中共收集了5000多份样本，包括了大约30几个不同器官，如眼睛，鼻子，嘴，皮肤，消化道，阴道等。不同部位的微生物基因组被提取，测定，分类，比较，建立了一个相对完整的人类微生物基因组数据库，供全球各地的科学家研究参考，为进一步研究这些微生物与人类健康与疾病的关系，打下了坚定的基础。源源不断的新发现会从这座大数据金山中被挖掘出来。其中一个有趣的发现是，当女人怀孕时，其阴道内共生的细菌种类会大幅下降，这可能是为婴儿的出生做准备。相信更多的发现会帮助提高临床的诊断和治疗。

HMP计划所揭示的人体各部位的细菌的不同种类

有趣的是，这些微生物的种类和数量会随时间、地点、环境及人体生理的变化而相应改变，有些变化可以用于临床诊断

该计划共建立了约3000种人类微生物的参考基因组，先后生成各种基因组数据达5TB。所有数据都可以到 http://www./ 查找下载。该项目是我们继人类基因组计划后又一大数据创举。

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【主编介绍】

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孙强，资深生物信息专家，现在服务于美国国立癌症研究所，从事癌症基因组数据库管理工作。热爱大数据，加入大数据文摘志愿者行列一年有余，愿以文会友，广结大数据善缘。旅居美国多年，现在定居于大华府地区。

读过的学校：山东大学，中科院植物所，加大洛杉矶分校( UCLA )

生活过的城市：淄博，济南，北京，洛杉矶，华盛顿

其他爱好：足球，钓鱼，打牌

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