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人体微生物群:影响免疫甚至你的情绪和行为

2019-08-07 09:38:09  来源:新浪科技

北京时间8月7日消息,据国外媒体报道,人体是一个生态系统吗?在你的口腔、皮肤和肠道中,都生活着完整的微生物群落,它们会影响你如何消化食物,还能帮助你训练免疫系统,甚至可能影响你的情绪和行为。这些微小的“租户”究竟是什么?它们又如何改变我们对人类健康、疾病甚至身份的看法?

人体是由上万亿个细胞组成的,确切地说是上万亿个人类细胞。大约在21世纪初,科学家才认识到,人体中实际上还有数万亿个微生物细胞——可能是人类细胞的三倍。这就是人体微生物群(human microbiome):生活在人体内部和表面的微生物(细菌、真菌和其他微生物)的集合。

这是一个特别奇怪的发现,因为早在人类作为一个物种出现之前,它们就一直伴随着我们,不断演化和相互作用,并影响了我们自己作为有机体的命运。在发现大肠杆菌之后,科学家了解到人体表面和内部存在着某些微生物,但直到最近才开始意识到人体微生物群的量级和重要性。

人体微生物群的细胞中含有多达200万个基因,而人体本身的DNA中只含有大约22333个基因。我们现在知道,微生物群对人类的生长、发育和功能有很大的贡献,或许最受欢迎的是肠道微生物群,它们影响着人类的消化健康(这是你每天喝益生菌酸奶的科学依据)。除了消化健康,一些科学家还在研究微生物群系组成与中枢神经系统发育之间的关系。一些心理学家想更进一步,研究微生物群与情绪、学习和社会行为等现象之间的关系。

但是人体微生物群系到底是什么?比如,有科学家将微生物群形容为“器官”或“免疫系统的一部分”;人体和微生物群组成的整体则被称为一个“超有机体”,或者一个“生态系统”。这些比喻代表着科学家的不同视角,因此也影响着对人体微生物群的科学理解和相关的医疗过程。例如,一些医生支持粪便微生物群移植,也就是吞下一粒满是别人粪便的药丸来治疗肠道微生物群的功能失调。粪便微生物群移植遵循与器官移植相同的基本原则,这种治疗可以说是将微生物群视为一个人体器官的结果。

然而,这种观点有其局限性,因为我们倾向于认为器官对变化的抵抗力相对较强。除非有重大的干扰,否则每个人都会发育出差不多同样的心脏,并随着时间的推移保持稳定。但是,微生物群是多变的,会对我们的饮食、环境和行为的微小变化做出反应——就像一个超级有机体。这是一个“有机体的集合”,它们紧密地相互作用,并由此产生了在单个有机体层面上不存在的功能。

这种观点很有吸引力,因为人体及其微生物群可以做一些分开后做不到的事情。例如,如果没有微生物群的帮助,人类就无法从食物消化中获得如此多的能量;另一方面,如果没有人类宿主,微生物群也无法生存。

超有机体的观点还强调了人类和微生物群共同演化的历史。由于人类和微生物群的生存都离不开对方,所以二者的演化都是对彼此做出的反应。不过,这种观点往往忽略了微生物群和人类宿主之间可能发生的竞争。

总而言之,这些比喻的问题在于,它们只涉及微生物群及其行为的一部分。因此研究人员认为,没有最好的比喻,我们需要真正欣赏和理解微生物群的复杂性,以及它们在我们身体里发挥的作用。

但是,为什么许多科学家会期望用一个“最合适”的比喻来形容人体微生物群呢?事实上,这些说法不仅仅是比喻,而且是概念框架,是根据本质来理解微生物群的严谨方法。想想人类身体的其他部分,比如心脏、骨骼和血液,每一个都可以理解为单独的事物。心脏是器官,骨骼是组织,而血液是循环系统里的液体,尽管有多重功能,但是对于心脏是否为器官的问题并没有争议,因此,如果科学家发现微生物群对人类健康和发展至关重要,以至于可以真的被视为人体的一部分,那么有理由期待,我们能够像看待身体其他部位一样看待它们。

不过,人体微生物群是一个全新的事物——部分原因是它实际上不单单是一种事物。微生物群由数以万亿计独立的有机体组成,它们与我们的身体关系密切,每一个成员都是动态的。更重要的是,微生物群几乎参与了所有我们认为已知的身体结构和过程,因此也就有了多种看待它们的视角。

科学视角主义的支持者会说,因为科学家是为了特定目的而把某种现象的模型和理论放在一起,这些模型和理论都不能同时捕捉到现象的所有细节,所以每一个都必然是片面的。多元主义的科学哲学家会说,我们应该利用所有这些视角,把有关生物世界的理论整合在一起。这些理论在某种程度上都不全面,但整合起来会更好。

这些观点听起来很像是人体微生物群的情况,但要深远得多。科学家会建立模型,并对世界做出表述,以此来提出自己的理论。可以说,无力同时捕捉事物所有方面的情况,也适用于许多(如果不是所有)科学领域。

对于如何理解人体微生物群,目前还找不到一个“最好”的比喻,但这一事实或许可以告诉我们一些关于更深层次的东西:也许理解这个世界最有效的方法是运用多种视角,而不是厚此薄彼。(任天)

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