大冷的天,听听科学大牛讲菌群与蚊子的故事

2018-01-02| 发布者: admin| 查看: |


凛冬已至,寒流袭来,很多人忍着严寒却也在暗暗松下一口气:
终于摆脱了这讨厌的蚊子,看这么冷的天你还怎么出来咬我。


但是蚊子就像小强,有一部分人总是躲不过它们的“骚扰”,不管
是寒冬还是酷暑,总有它们的踪影,仿佛这一类人就是蚊子的“最
爱”。随手一翻八卦新闻,赫然还真有一篇报道亮瞎了我的眼:

                                      

 



这可有点唯恐天下不乱的感觉。暂且撇开蚊子顽强的生命力不谈,
就说蚊子对某些人“情有独钟”这件事,还真不是无稽之谈,

为什么有的人特别招蚊子?就让Rob Knight来回答你吧。



TED(指technology, entertainment,design在英语中的缩写,
即技术、娱乐、设计)是美国的一家私有非营利机构,该机构以它
组织的TED大会著称,这个会议的宗旨是“传播一切值得传播的创意”。 

 

其中的一期大会:为什么有的人特别招蚊子?,大会演讲人即是微生
物生态学家Rob Knight,他以简洁浅显的语言为我们展现了我们人
体中用肉眼无法观测到的景象,让我们对人体、对微生物有了更加清
晰的认识。


 

Rob Knight——微生物生态学家,科罗拉多大学数据分析与协调
中心的项目负责人;人类微生物组计划(HMP)的主要参与人;同
时也是地球微生物计划(EMP)的负责人之一,美国肠道计划
(American Gut Project, AGP)的发起人之一。

 

 

他开发了UniFrac和QIIME等非常流行的微生物群落分析软件,他
目前的研究包括开发新的实验室及计算机技术来研究人类、动物
体内及环境中的微生物。主要研究肠道微生物与肥胖、节食、地
理、年龄和宿主行为的联系;人类个体微生物群落的独特性;陆
地、海洋及其他生态系统中微生物的时空分布。


 

关于人类,我们自己已十分熟悉,双足动物,拥有高贵的理智、
无限的才能,集万物之大成。但你是否认识你的其他部分:
万亿的微小生物生活在你的眼睛里、耳朵里以及肠道里。我们
体内的微观世界具备重新定义疾病、健康和人类自身的潜力。

 

随着科技的快速发展,科学家对我们人体的研究也进入了一个
新的时期,我们从来没有任何时候对自己的身体这么了解过,
尤其是发现我们身体里还有一大批的微观生命存在,这些生物
的数量庞大到我们难以想象,分布在身体几乎任何角落。

 

这些生命虽然微小,但是它们的作用比我们想象的要大,几乎
关系着人类健康的方方面面,甚至连性格也受其影响。还有
一些困扰人们问题,比如为什么有的人特别招蚊子?Rob Knight
教授在《TED思想的力量系列——为什么有的人特别招蚊子?》
中就会给我们解释这个问题,当然,内容不止是解释这个问题的,
更主要是为了给大众呈现微生物独特的一面,今天就结合他的演讲
内容为大家分享一下人体微生物的世界。

 

数量庞大的人体微生物

人体到底寄居着多少微生物?

 

最新的科学研究表明,成人体内的共生细菌数与自身细胞相当,
比例接近1:1,如果加上非共生菌,那么人体中携带的细菌数目
更多;每个人身体里大约有2万个人类基因,但我们携带的微生
物基因大约有200万到2000万个

 

这意味着,从遗传的角度来说,我们所继承的基因99%都是微
生物基因。这个信息对人类来讲是一个不小的打击,如同天文
学家发现地球不是宇宙中心、进化论指出人类只是哺乳动物的
一员。我们的人体也不是我们自己所独占。


 

新技术(包括DNA测序技术)取得的进步,以及计算机科学的发展,
为我们深入了解人体微生物创造了必要条件。利用新一代测序方法,
我们可以从身体的不同部位采集细胞样本,迅速分析里面包含的微生
物DNA,并把全身样本细胞的信息结合起来,以识别寄居在我们身上
的成千上万种微生物。现在我们知道,微生物存在于我们身体的各个
地方。


皮肤
 

为什么我们长时间不洗澡身体会散发出一股异味,这就是因为寄居在
我们皮肤表面的微生物在处理和分解我们分泌的物质,期间可能会产
生胺类等刺激物质,使我们的身体气味更加浓郁。


 

为什么有的人特别受到蚊子的“青睐”?这也跟体表微生物的活动
有关,一些微生物对皮肤表面的物质进行代谢,产生挥发性的化合物,
而这些物质恰好对于蚊子来说是最爱的。

 

由于身体的不同部位微生物种类也不同,产生的代谢物也可能不同,
对蚊子来说,相当于不同口味的食物,不同种类的蚊子也就偏爱不同
的身体部位。

 

这就给了我们一个有趣的研究启示:针对特殊的部位,施用抗生素,
就可能会有效预防蚊子的叮咬,因为杀灭了这个部位的微生物,也就
不会产生吸引蚊子的气味了。


鼻子、口腔和肺部都有大量微生物寄存

 

人类的鼻孔里寄居着独特的微生物,其中就有金黄色葡萄球菌,这种
细菌会给生病的人带来葡萄球菌感染。健康的人体内往往寄居着我们
认为很危险的微生物。同时,我们也发现,鼻腔中的其它细菌可以抑
制金黄色葡萄球菌的生长和定植,它们在鼻腔中形成了一个稳定的系统。

 

不同的生活环境对应的人的鼻腔微生物组成也不同,住在农场和郊外
的孩子相比卫生条件更好的城市孩子,其微生物种类更多一些,患过
敏疾病的概率要小很多。

                    


 

所以说,大多数微生物对人体是无害的,甚至在长期的进化过程中是
必不可少的

 

 

大部分寄居在口腔里的微生物都对我们有益,它们会形成菌膜来抵挡有
害细菌。口腔内的微生物通过生成一氧化氮(一种与氧化亚氮有关的化
学物质,你可能在看牙医的时候接触过)这种化合物来放松我们的动脉,
甚至帮助我们调节血压。




 

人体的胃是一个高度酸性的环境,大多数细菌都不能生长,但还是有
少量细菌可以生活。幽门螺旋杆菌(简写为H. pylori),这种微生物
很久以前就寄居在人类的胃里了,幽门螺旋杆菌在溃疡的形成过程中
起了很大作用,这些胃溃疡或小肠溃疡是由于胃壁粘膜和肠道粘膜被
破坏,胃酸腐蚀人体组织而引起的。

 

多年以来,医生们把溃疡的成因归咎于压力和饮食,建议患者注意休息,
禁食辛辣食物、酒精以及咖啡,并推荐牛奶和抗酸剂。虽然病人们的症
状得到了缓解,但是极少有人完全康复。

 

然而今天我们了解到,几乎超过半数的人体内都寄居着幽门螺旋杆菌。
那么为什么不是所有人都会得溃疡呢?
看起来幽门螺旋杆菌只是引起溃
疡的许多危险因素之一:必要但不充分。其实很多人身上都寄居着幽门
螺旋杆菌以及许多与疾病息息相关的细菌,但是由于各种因素,并没有
使我们的人体患病,这也正是当前微生物学研究的重点之一。
肠道

 

肠道作为人体与外界接触面积最大的器官,微生物的含量也是惊人,是
最重要的微生物聚居地。肠道微生物在许多方面都在为我们的新陈代谢
把关。它们有潜力来支配我们吃什么,可以从食物中吸取多少热量,
能接触到哪些营养素和毒素,以及如何被毒品影响。

 

我们可以很容易就能采集到肠道菌群样本,因为肠道微生物每天都会自
行“抛弃”一批微生物,随着粪便排出,而大肠和小肠中的微生物组成
差异是极其微小的,因此,排泄物能很好地反映出每个人肠道微生物状况。

 

肠道作为人体与外界接触面积最大的器官,微生物的含量也是惊人,
是最重要的微生物聚居地。肠道微生物在许多方面都在为我们的新陈
代谢把关。它们有潜力来支配我们吃什么,可以从食物中吸取多少热
量,能接触到哪些营养素和毒素,以及如何被毒品影响。

微生物与人类息息相关

 
 

微生物,与你共同成长

人从分娩的那一刻,就注定和微生物脱不了关系了,当婴儿通过产道的
时候,你从母亲那里获得了第一批微生物。而且有证据表明,甚至在你
出生之前,母亲体内就为你准备好了微生物。

 

在怀孕期间,几种特殊的乳酸菌会成为女性阴道里的主要菌种。人类女
性的肠道微生物组可能会改变,这样母亲就可以从饮食中吸收更多的能
量和营养,并把这些能量和营养传递给自己的宝宝。剖宫产出生的婴儿
更容易患许多与微生物或免疫系统相关的疾病,例如哮喘症。

 

微生物群发展过程中最重要的时期之一就是我们的婴儿时期。Rob Knight
与康奈尔大学微生物学教授Ruth Ley一起进行了一项研究,从一个孩子刚
出生的第一天起观察他的排泄物,一共观察了838天。观察经由阴道顺产的
婴儿们的排泄物,科学家发现,他们的肠道微生物一开始就与女性阴道微
生物组相似,最终发展成一个正常的成年人的微生物组。但在从婴儿到成年
的这段时间里,体内微生物的变化真的很大!


 

微生物,影响健康,影响思想与行为

很多研究已发现肠道微生物能够对疾病、健康或者肥胖产生影响,但是很
有可能它们对人类的影响不止于此。一直以来我们认为我们的思想、心情
和行为都是独立自主的,事实如此吗?并不一定。

 

越来越多的迹象表明,我们体内的微生物在或多或少地控制着我们。微生物
和大脑之间的各种相互作用被称为脑-肠轴,在肠道里,微生物不仅能够影
响消化食物、吸收药物和分泌激素的方式,而且还能与免疫系统相互作用,
从而对我们的大脑产生影响。

 

最近的研究已经发现肠道菌群的不健全是引发孕期肥胖后代自闭症的重要原因。
尽管这些研究仍然处于起步阶段,但是从改变微生物给人所造成的心理影响的
证据来看,这项研究还是十分有前景的。改变饮食可以改变心情,对此很多人
深有感触。你的饮食改变了,就会影响你的微生物,从而引发一系列效应改变
你的心情。


 

 

微生物的奇妙世界,等着我们揭秘

 

对于微生物与人体的复杂关系,世界上多个微生物组计划也在如火如荼地开展着。
Rob Knight和他的团队也正在投入其中,从2013开始,Rob Knight作为美国
肠道计划(American Gut Project, AGP)发起人之一,开展了专门针对于人体
肠道菌群的研究,试图获得健康、亚健康、不同疾病时期下肠道菌群的基本特
征,找到疾病发生与肠道菌群之间的关联,了解如何相应的调控和改善肠道状态。

 

微生物的世界就是这么奇妙,而微生物与人体的相遇更是点燃了这种奇妙的烛光,
为我们呈现了一个别样的微观世界。我们当前所做的还远远不够,人体微生物
组研究的大门才刚刚打开,等着我们去探索这个奇妙的世界。

 

 

微生物,与你共同成长

人从分娩的那一刻,就注定和微生物脱不了关系了,当婴儿通过产道的时候,
你从母亲那里获得了第一批微生物。而且有证据表明,甚至在你出生之前,
母亲体内就为你准备好了微生物。

 

在怀孕期间,几种特殊的乳酸菌会成为女性阴道里的主要菌种。人类女性的
肠道微生物组可能会改变,这样母亲就可以从饮食中吸收更多的能量和营养,
并把这些能量和营养传递给自己的宝宝。剖宫产出生的婴儿更容易患许多
与微生物或免疫系统相关的疾病,例如哮喘症。

 

微生物群发展过程中最重要的时期之一就是我们的婴儿时期。Rob Knight与
康奈尔大学微生物学教授Ruth Ley一起进行了一项研究,从一个孩子刚出
生的第一天起观察他的排泄物,一共观察了838天。观察经由阴道顺产的婴
儿们的排泄物,科学家发现,他们的肠道微生物一开始就与女性阴道微生物
组相似,最终发展成一个正常的成年人的微生物组。但在从婴儿到成年的这
段时间里,体内微生物的变化真的很大!

 

 

微生物,影响健康,影响思想与行为

很多研究已发现肠道微生物能够对疾病、健康或者肥胖产生影响,但是很有
可能它们对人类的影响不止于此。一直以来我们认为我们的思想、心情和
行为都是独立自主的,事实如此吗?并不一定。

 

越来越多的迹象表明,我们体内的微生物在或多或少地控制着我们。微生物和
大脑之间的各种相互作用被称为脑-肠轴,在肠道里,微生物不仅能够影响消
化食物、吸收药物和分泌激素的方式,而且还能与免疫系统相互作用,从而对
我们的大脑产生影响。

 

最近的研究已经发现肠道菌群的不健全是引发孕期肥胖后代自闭症的重要原因。
尽管这些研究仍然处于起步阶段,但是从改变微生物给人所造成的心理影响的
证据来看,这项研究还是十分有前景的。改变饮食可以改变心情,对此很多人
深有感触。你的饮食改变了,就会影响你的微生物,从而引发一系列效应改变
你的心情。

 

 

微生物的奇妙世界,等着我们揭秘

对于微生物与人体的复杂关系,世界上多个微生物组计划也在如火如荼地开展着。
Rob Knight和他的团队也正在投入其中,从2013开始,Rob Knight作为美国
肠道计划(American Gut Project, AGP)发起人之一,开展了专门针对于人体
肠道菌群的研究,试图获得健康、亚健康、不同疾病时期下肠道菌群的基本特
征,找到疾病发生与肠道菌群之间的关联,了解如何相应的调控和改善肠道状态。

 

微生物的世界就是这么奇妙,而微生物与人体的相遇更是点燃了这种奇妙的烛光,
为我们呈现了一个别样的微观世界。我们当前所做的还远远不够,人体微生物组
研究的大门才刚刚打开,等着我们去探索这个奇妙的世界。

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