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陈根:人体70%是水,50%是微生物

2020-07-12  陈述根本

/陈根

越来越多的研究证实了人体和微生物间的密切关系。从考古学角度,我们也能够轻易发现,在人类数百万年的演化里,微生物一直都具有重要作用。

《极简人类史》中,作者大卫·克里斯蒂安描述人类在宇宙中的具体位置时指出假如将整个130亿年的宇宙演化史简化为13年,那么人类的出现大约是在3天前而微生物大概出现在3年前这样看来,微生物似乎比人类要古老多。

微生物促成了海洋生物的演化就了今天的地理环境事实上,微生物遍布地球的每一个角落我们能想到的地方,微生物的存在,海洋、冰川、沙漠、火山,当然还包括我们的身体。

长时间以来,微生物总是作为疾病的致病源引起人们的关注。除了攻击个人的免疫系统,它们有可能造成大规模的传染病,新冠的流行便是时下的例证当然,除了和人体的对抗,微生物也作为构成人体的一部分长久地影响着人体,而人类就是在不同的生化反应里,与微生物一同进化

  

微生物的共生和互生

代科学认为,人体细胞身体内细胞总量的43%,而其他部分则由非人类的微生物细胞群组成。从基数量上来看,人类基因组大约由两万个基因组成,但人体中的微生物群的基因大约在200~2000万个。

于是,人体细胞和微生物构成了人体内两套基因组,一个是继承自父母的人基因组,可以编码大约2.5万个基因;另一个则是由微生物群构成的,并且随着人体的成长成熟、饮食环境和生理状态等的改变而发生变化的微生物基因组。

此外,科学已经发现,微生物在消化、调解人体免疫功能、抵御疾病以及生产人体必须的维生素方面都扮演着重要角色

从代谢和消化的角度上,口腔中友好的厌氧菌,开启了消化食物的第一步;尽管胃中是强酸环境,但仍然有细菌存活,它们会对胃酸的分泌产生一定影响;肠道中的细菌能够合成多种营养素,譬如维生素K,而这是人体自身细胞所合成不了的。

肠道中的食物残渣会通过结肠最终到达直肠,我们自身无法消化和吸收这些食物残渣。但是,结肠里生活着的细菌却能将它们进一步消化。比如,果蔬里的纤维素不能被小肠直接消化,却能被结肠里的细菌们利用,这些细菌会代谢分泌出一些叫“短链脂肪酸”的物质,它们可以被我们的肠道吸收。值得一提的是,结肠中细菌为我们提供的能量,可以占到食物总能量的15%,这对早期人类的生存至关重要

在调节人体免疫功能方面,人体内的微生物和免疫系统相互作用,贯穿了我们的一生微生物影响人体的免疫功能方式有很多种:首先,微生物在生长过程中会分泌一种抑制其他微生物生长的物质,因此,人体中正常菌群平衡能够帮助我们阻止其他病菌的入侵。

  

其次,在人体免疫系统的发育过程中,微生物的作用依旧不可小觑。科学家经过实验发现,通过无菌环境生长的老鼠,其小肠周围的淋巴组织发育会产生紊乱,毛细血管系统没有正常老鼠所拥有的完善,并且老鼠体内的抗体也非常少,抵抗能力弱。不但如此,微生物还可以不断的使我们的免疫系统得到训练,有益的肠道微生物可以促进人体内部抗体的合成同时,也能提高宿主免疫系统对自身细胞与自身微生物的识别容忍,进而降低人体免疫疾病的产生。此外,肠道的微生物还能够合成一定的抗炎物质,可以抑制因过度免疫产生的不良反应。

除肠道外,我们的皮肤以及粘膜表面也生存着许多微生物,它们同样有非常重要的生理功能。皮肤表面正常菌群除了分泌抗生素外,还能够帮助我们抵御病原菌,并且能够将自身皮脂腺的分泌物转变成拥有保湿作用的一种油脂,使我们的皮肤得到滋润。

另外,皮肤与粘膜表面的微生物代谢能够调节自身体表局部的酸碱性。比如,女性阴道中的乳酸菌代谢所产生的乳酸能够将阴道环境的pH值调节在4左右,在这样的酸性条件下,多病原性的细菌、病毒与真菌都不能生存。经过研究发现,艾滋病经过阴道传播的最低病毒浓度比经过血液传播的最低浓度高出一万倍,这和女性阴道中生存的微生物有很大的关系。

复杂的共生,庞大的对抗

当然,有共生,就有对抗。

非病源微生物则可与人类达成互利共生关系,而病原微生物可致人体感染疾病。此外,在一定条件下,由于个体免疫功能或外部原因等可使非病源微生物转化为病源微生物微生物对机体的影响是复杂的,也是庞大的。

微生物的组成包括细菌、真菌、病毒和古细菌,其中细菌数量最多且占主导地位。细菌在多种条件下可影响人体健康,导致疾病的发生或干预疾病的进程。

在皮肤表面主要存在枯草杆菌、白色葡萄球菌等人体皮肤褶皱处由于皮肤面积较大且湿度较高,因此较平滑处更易于菌群生长繁殖。如长期不能保证皮肤的清洁,会引发过敏、汗腺堵塞、湿疹等多种皮肤病。

口腔与呼吸道由于较为潮湿,且温度较为适宜,易滋生奈氏菌属、乳酸杆菌以及真菌等。由于呼吸道和空气直接接触,因此大气中的细菌很容易进入呼吸道,并附着在粘膜层与黏膜分泌物中。空气的不清洁,很可能导致呼吸系统的疾病状态,例如上呼吸道感染等疾病。

除了细菌以外,病毒对人体健康的影响在传染病大流行时期显得更为深刻。病毒的发现可以追溯到19世纪,在研究烟草花叶病的原因时,Iwanowski提出致病因子与细菌的特性不相吻合,于是将这种物质命名为滤过性病毒,为病毒学的创立奠定了基础。

现代医学的发展,让病毒的研究更加深入。目前发现的对于哺乳动物致命的病毒就有32万种,它对人体的害处毋庸置疑著名的天花病毒”“艾滋病病毒”“埃博拉病毒等,由于大多表现出的致命性,也令人谈病毒色变。

  

现存大部分病毒无法单独进行代谢活动,需要通过将核酸注入宿主的细胞内部进行繁衍。病毒核酸一旦进入宿主细胞核增殖,将会打乱细胞正常翻译、转录,通过抗原蛋白对宿主细胞入侵损害或由于病毒入侵导致的免疫过激,从而导致宿主细胞损伤甚至死亡,这将对人类健康产生不可逆转的负面效应。

相较于细菌和病毒,真菌对于人体健康的影响大多表现为引起机体免疫功能的变化与引发癌症。如:黄曲霉毒素B1AFB1)、玉米赤霉烯酮(ZEN)等被认为是致癌元凶。真菌造成的机体感染较细菌感染更顽固,治疗也更加困难,且易复发并且根治难。 

  

从微观的角度来看,人体内外的微生物在一定程度上控制着人类健康走向,在机体免疫系统适应各类微生物存在的条件下甚至表现出促进健康的功效,帮助人体合成营养素、参与代谢活动、调整免疫机能,但同时也对人体构成一定威胁

而当我们站在一个宏观的角度时会发现,在几亿年的时间里,人体和微生物的共生与对抗助推了历史的演化。雅典瘟疫摧毁了辉煌的城邦文明,中世纪黑死病催生了文艺复兴流感休止了一战,由于新冠病毒而造成的肺炎疫情在全球的大流行也将带人类驶向未知的远方。

在人类历史几千年演进中微生物作为构成人体的一部分长久地影响着人体。它摧毁着文明,也缔造着文明但是,人类正是在不同的生化反应里,才与微生物一同进化。

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