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人類腸道裏的「生物大滅絕」

2024-03-07資訊

無論是過去還是現在,人類曾親眼見證過多次生物大滅絕,就連你閱讀這篇文章的此刻,世界上都有已知或未知的滅絕事件正在發生。而且,一場慘烈的滅絕事件就發生在我們自己身上!

何時開始的腸道滅絕事件

曾有研究宣稱,生活在現代人身上的微生物數量比人體自身的細胞還要多,但也許這已經是經歷過「腸道大滅絕」後幸存的微生物了。

許多科學家都相信,在人類前進演化史上,體內的微生物曾經歷過「腸道大滅絕」,在滅絕事件後,腸道微生物的種類和數量都大大減少了。科學家們有分歧的地方在於,這場「大滅絕」發生於何時。澳洲的科學家麥可·吉林斯認為這場大滅絕開始於35萬年前,那時候人類學會了使用火。食物被加熱後,那些原本生存於野生動植物身上的微生物被殺死,我們無法再從這些途徑中獲取外源微生物,於是腸道中的微生物數量也隨之大減。另一些科學家則認為,大滅絕發生的時間要晚得多,大約在1萬年前,人類的農耕文明興起後,腸道細菌的多樣性才開始大幅下降。當人類開始種植農作物和養殖禽畜時,我們的主要食譜開始從野生動植物轉變成了種植作物和家養牲畜,這當然影響了腸道微生物的種類和來源。如今,我們的腸道微生物種類與農耕文明前的原始人類已經大不相同。

不過,對於人類的腸道微生物而言,也許滅頂之災開始於工業革命之後的某個時期。從那時起,人們更加註重生活環境和飲水飲食的安全衛生,消毒劑、添加劑和抗生素等物品的廣泛使用,導致了人類群體的腸道微生物的多樣性大大喪失。

尋找「腸道大滅絕」的證據

為了追尋滅絕事件的真相,科學家們進行過一些研究。

有科學家比較過來自坦尚尼亞、委內瑞拉和秘魯的土著居民與西方已開發國家的城市居民的腸道微生物數量,結果發現前者的腸道微生物的多樣性是後者的兩倍。在消毒劑和抗生素的使用頻率上,兩者確實存在差異,但更明顯的差異在於飲食。

土著居民每天所食用的膳食纖維比大多數美國城市居民每天消耗的膳食纖維高出10倍,膳食纖維是腸道微生物的主要食物,這就是土著居民的腸道微生物更多的原因。在減肥食譜中,我們常常看到富含膳食纖維的食物,比如蔬菜、堅果、谷類和豆類等。正是因為這些富含膳食纖維的食品能大大增加腸道微生物的豐富度,而腸道微生物更多的人的代謝功能更好,往往也會更苗條。

在小鼠實驗中也體現了這一點。科學家給小鼠餵食了低纖維飲食,一段時間後使用DNA測序的方法檢測了它們的腸道微生物多樣性。結果驗證了猜想,它們的腸道細菌種類數急劇下降,而且,這種下降趨勢是可遺傳的,腸道菌群的衰落在小鼠的每一代子代中都在加劇。

最近,科學家找到了人類的腸道微生物遭遇了大滅絕的直接證據。美國哈佛大學醫學院的研究人員分析了猶他州和墨西哥邊界處發現的一堆古老糞便,這堆糞便距今已有1000年。糞便中總共鑒定出了181種微生物的基因組,大部份都曾在以狩獵為主的土著居民的腸道中發現,但仍有10多種微生物在全體現代人類的腸道中都已消失不見。而且,即使是在土著居民的腸道中,這些微生物也已經發生了一定程度的突變,比如現代人的腸道微生物具有更強的耐藥性。這些變化已經基本不可逆轉。

停止大滅絕的努力

與自然界中的其他大滅絕相同,腸道微生物大滅絕也給人類造成了嚴重的傷害。

腸道微生物的減少之所以會遺傳,是因為嬰兒的腸道菌群最初來自於母親。當嬰兒浸泡在母親子宮的羊水中時,它實際上被母親的腸道微生物包圍著,這些微生物隨著養分進入了嬰兒的體內。微生物的存在對嬰兒的生存至關重要,母乳中存在大量嬰兒自身的消化系統不能消化的低聚糖,微生物幫助了嬰兒消化這些聚糖。此外,微生物還參與了嬰兒的免疫系統的啟動過程。可以說,沒有腸道微生物,人類連出生和生存都難以實作。

現在,腸道微生物還被發現與許多疾病和健康問題有關,包括肥胖、哮喘、炎癥性腸病乃至於牛皮癬的發生都源於缺少腸道微生物。而且,腸道微生物還會對大腦活動產生影響,最終造成焦慮和抑郁等心理疾病。

腸道微生物這麽重要,我們該如何挽救它們呢?坦尚尼亞的土著居民哈紮族是腸道微生物最豐富的現代人群,他們的腸道菌群多樣性比美國人平均高40%。但是,哈紮族人的成功經驗很難復制,因為他們平均每年會吃下大約600種動植物,而且食譜的季節差異很大,真正做到了順應天時。

城市居民很難吃得這麽豐富,好在我們也有一些簡單的方法拯救我們岌岌可危的腸道菌群:多吃水果和蔬菜,並嘗試按季節食用;多吃含有活菌的發酵食品;避免使用抗生素和非必需藥物;多去大自然中走一走,同時不要太過在意衛生;還有一個奇特的建議是多交一些苗條的朋友,這是因為小鼠實驗表明,來自苗條朋友的腸道微生物可以傳播到肥胖者的腸道中。

一些科研團隊正在嘗試保存人類腸道微生物的基因數據,試圖在事情更不可挽回前保留最後的火種。美國麻省理工學院發起的非營利計畫「全球微生物組保護協會」正在收集世界各地土著居民的糞便樣本,從中分離微生物並保留它們的基因數據。未來,如果這些微生物在人類的腸道中徹底滅絕了,我們也授權以透過服用微生物藥丸的方法重新「種植」它們。

腸道微生物是人類打交道時間最長久的「朋友」,如何與它們更和諧長久地相處下去,是一個值得深思的課題。