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微生物之于演化的意义

 黎荔专辑 2022-01-04

微生物之于演化的意义

黎荔



看过这样一个估算,在地球上的生物总量中,微生物、藻类和真菌大概占了17%,植物大约占了82%(不得不说地球生命主要由植物构成的,植物支撑了整个生物圈),剩下的不足百分之一的比例就是人类和各种动物。在这个生物总量占比之中,人类和各种动物几乎是可忽略不计的。地球生命的演化经历了由水生到陆生、由简单到复杂的过程,这个生物演化的过程因为写进了教科书而广为人知。于是,我们自认为人类就是生命演化的最高形态,是万物之灵长,因为我们进化出复杂的肌肉和神经系统,因此在生存优势上可以碾压其他生命形式。其实,未必如此。
 
演化论真正告诉我们的是:一个物种如果天生就是这样,那么就意味着,它一定因为现在的样子,而获得了某种生存上的优势。生命需要获得能量才能维持,难道我们人类获取能量的方式,就比微生物和一棵不会动的大树更高级吗?植物根本就不用四处奔波、谋求生计,它们衣来伸手、饭来张口就可以。根系深深地扎入土壤,枝干高高地举向天空,每一片叶子都能接受到实实在在的阳光,每一条根系都能接受到真真正正的养分,能量获取效率比人类高得多,不折不扣的空中地面地下三维能量吸收体系!而微生物呢?它们更牛,付出的代价更小,它们只需要内共生就可以。
 
内共生事件在自然界应该是相当普遍的事情,只要微生物能够在其他生物的身体内部存活下来,就可能产生内共生现象。微生物就像是生命的功能模块,它们就像是一种活的插件,可以通过内共生组合到其他生命当中,给不同的生命带去新功能,成为驱动演化的重要力量。对于具有强大适应性的微生物来说,生活在海水里、土壤里或者其他生物的肚子里,其实并没有本质的区别,都是一种特定生存环境而已。以我们人类为例,我们人体内有大量的微生物,从我们一出生,体内就有无数的微生物,它们是我们身体中非常复杂的一部分,时刻与我们互动,而我们对它们却知之甚少。我们的身体早已适应了生活在我们皮肤上,口腔,胃和肠道中的复杂微生物群落这些微生物聚生体由细菌、真菌和病毒等等组成,一个人容纳几百到几千种不同的微生物物种。因为每个人都是在与周围环境接触的过程中,渐渐形成自己的共生细菌群落的,所以每个人体内细菌群落都是独一无二的,你几乎找不到细菌群落组成完全一样的两个人,即使是同卵双胞胎微生物对人类来说,是亦敌亦友的庞大神秘力量。那些特别适应特定人体环境,并且人体也乐意让它留下的微生物才能最终与人体形成共生关系人体内微生物的这种稳定性是人体和微生物双向选择的结果。


 
不过,在科学道理上,我可以理解这一点,但一想到人体的肠道中就居住着数以万亿计的细菌,我们吸收的很大一部分养分,其实是细菌消化分解后的产物,那种感觉就怪怪的。敢情我们人类只是微生物内共生的宿主?定植在肠道中的微生物与大脑之间存在着复杂的关联,如果我们想吃点辣的,想来份甜食,其实只是体内微生物的意志,而非我们人类的自由意志,那么我们是不是只是工具人?我们都有过这样的经验,肠胃如同可以“思考”,如同另一个大脑,在熟悉的味道碰触舌尖的一霎,肠胃会发出渴求的指令吧?无论你作为游子身处何处,都能一秒将你拉回过去。有句话怎么说的?“肠胃是最赤裸裸的民族和地域主义者”,为什么妈妈菜可以决定孩子一生的味觉?小时候的饮食风格对成人有很大影响,这就是肠胃记忆的结果。很多研究表明,微生物群落可能会与基因共同合作影响记忆。微生物对记忆的影响现在是一个非常活跃的科学研究方向。
 
这个举个例子,黑砖茶最开始是边销茶,是北方少数民族的生命之茶,有“宁可三天无粮,不可一日无茶”之说,奶茶便是这黑砖茶煮出来的。我到内蒙、青海旅行,都看到当地的餐厅里、居民家里,炉子上长年坐着茶壶,慢火熬煮着茶,拈起一块撬好的茶块放入壶中,茶水在“咕噜咕噜”声中颜色变深。水开了,茶香满屋。当地人一碗接一碗,一杯着一杯,他们的肠胃长年需要这茶汤的浇灌,一天喝不上茶,喉咙里都要伸出爪子来挠。非得一碗浓酽的茶水喝下去,才能有效平衡肠道微生物菌群,整个人这才安生了,顿觉神清气爽、身心舒畅。如果没有茶,这日子简直没法过。你说让他们“不可一日无茶”的,是自身的生命意志还是体内微生物的意志?在茯砖茶的发酵过程中,会形成“冠突散囊菌”群落(俗称“金花”),在短期内形成最初的微小群落,在以后的储藏过程中逐步生长,所以存期久远茶品中“冠突散囊菌”出现几率更高些,这是对人有益的酵素类菌,我觉得那些嗜茶成癖的边地人民,他们的肠胃记忆念念不忘的应该是这种益生菌吧?科学家已经发现了许多微生物产生的分子通过血液传递影响大脑的案例。然而,迄今为止,我们尚不清楚哪些特定的微生物和微生物分子信使可能会影响记忆,不过这种影响的直接存在是确定无疑的。


 
人体内的不同微生物菌群之间的关系并不简单,彼此之间有的会明争暗斗,相互竞争,有的互帮互助,相互扶持共生与拮抗、互生与竞争,它们在人的身体内共同形成了一个动态的微生态社区。不管是细胞数量,还是拥有的基因数量,寄生在人体表面和内部的微生物菌群都远超人体本身。现在,科学家正在思考:掌控人体的,到底是我们还是那些共生细菌?  
 
人类并不是复杂的微生物群落的唯一栖息地。作为地球上最古老的生物,微生物无处不在。几乎所有生物体——植物或动物的生命,都与微生物有关。此外,微生物群落在各种环境中都有发现,土壤,海水,冰川和室内各种表面。无论是人迹罕至的南北极还是环境苛刻的沙漠,无论是神秘的外太空还是深邃的海底世界,都有它们的足迹。那么,我们也可以思考:掌控地球的,到底是人类还是那些微小生命?
 
当下的社会发展已经在很短的时间里,完全改变了我们与微生物世界之间的联系。我们现代生活方式的改变,正在导致微生物群落发生改变后疫情时代下,微生物之于人类未来社会发展所具有的重要意义日益凸显。也许在这个问题上,我们并不是自己命运的主宰者,生命演化的真正驱动者是那些微小生命,生态系统的微妙平衡在于各种力量彼此影响也彼此牵制的复杂互动。



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