微生物到底是「敵」？是「我」？

我們一直認為，「好的」免疫細胞能夠識別並消滅「壞的」入侵者。這也是大部分藥物都以殺滅微生物和戰勝微生物感染為目標的原因。

對免疫系統的這種軍國主義式的理解反映了20世紀的文化，即在建立國家和世界大戰時需要區分敵我。在那個時代，適者生存被認為是進化和競爭的驅動力，戰爭被認為是人類天性使然。

近些年來，人們對關於人類和微生物關係的理解發生了徹底的改變，這是因為人們發現身體中只有50%的細胞屬於人類。而其餘則是微生物，比如細菌、真菌、病毒甚至是蟲子。它們共同組成了微生物群。

人類基因組由23000個基因組成，而生活在我們腸道中的各種微生物則擁有330萬個基因。這些微生物能夠生成幫助我們消化食物和支持我們免疫系統的蛋白質。

通過腸-腦軸，這些基因甚至會影響情緒和記憶。腸-腦軸是消化系統和大腦之間的一系列通信途徑，而這些通信大部分都是依靠腸道微生物的行為發生的。

人體內的微生物是隨著人類共同進化的，現在人體的腸道系統、皮膚、口腔中都有特定的微生物群。微生物對於人類的生存至關重要，很多科學家認為人類是共生生物，由宿主、微生物和環境組成，即所謂的共生功能體。

將人類生命看作是微生物和環境的一種功能，我們要承認人類會被擁有不同進化需求的實體所影響。比如，食物選擇不僅僅會通過營養和能量平衡影響人類健康，還會通過對腸道微生物的作用來產生影響。

微生物與飲食

我們所吃的食物供養著腸道微生物們，並會直接影響它們的生存。如果改變飲食兩天，我們的腸道微生物菌群就會發生變化。不同的腸道細菌依賴於不同的食物。比如，普氏菌主要食用碳水化合物，而擬桿菌更鐘愛脂肪，假絲酵母更喜歡葡萄糖，而不是蛋白質。所以，取決於我們所吃的食物，某些細菌會被餓死，而某些細菌則會生存下去 。

腸道微生物與健康和疾病也相關。比如，普氏菌與葡萄糖耐受性增強相關，在漁獵社會人群的腸道中更加普遍（比如坦尚尼亞的哈德人）。而西方人的消化系統中普氏菌減少，這或許可以部分解釋為什麼現代社會開始流行糖尿病和肥胖。

坦尚尼亞哈德人

毫不意外，微生物會塑造我們對食物的選擇，從而確保它們的生存。微生物消化產生的代謝副產物會使我們感覺飢餓、飽腹或者對特定種類的食物產生渴望。然而，目前所有與人類相關的證據都是間接的。一項關於渴望吃巧克力和對巧克力無感的人的研究發現，他們的尿液中的微生物代謝物不同，這表明他們的消化系統中存在不同的細菌。

代謝產物的功能很重要，因為它們會向大腦發送信號。調節進食行為的信號也會通過迷走神經傳遞，而迷走神經連接大腦和消化系統。至少有兩項人類研究表明，抑制迷走神經能夠使肥胖的人減輕體重，而刺激小鼠的迷走神經會使小鼠過食。

微生物和行為

行為也是共生功能體的功能之一，而不僅僅屬於人類宿主。某些代謝產物具有神經活性，它們能夠沿著腸-腦軸傳輸，從而影響人類情緒、心理健康和行為。

大部分關於微生物直接相關行為的研究都是基於小鼠。這些研究取得了一些非常有趣的結果。研究表明，行為可以通過糞便移植的方法傳遞下去，飲食中缺乏某些細菌的小鼠會表現出反常的社交和情緒行為，而血清素在消化系統中大量形成。這些發現表明，微生物是會影響宿主行為的。

最好的人類證據來自於食物對情緒和行為影響的研究結果，微生物似乎是可能的解釋。比如，在一項研究中，部分健康女性每天服用含有特定益生菌的酸奶，持續一個月。研究人員讓受測者們通過核磁共振掃描儀，讓她們觀看帶有不同情緒的面部圖像。相比於沒喝酸奶的對照組，喝酸奶的受測者們的處理情緒的大腦區域活動降低，表明她們的壓力響應被抑制。

天然健康食品對於抑鬱的保護作用也表明了腸道微生物對於大腦健康的重要性。情緒紊亂可能伴隨著腸道易激綜合症和炎症性腸病等，而這些疾病都被認為與腸道中的微生物紊亂相關。

最近的研究表明，腸道微生物對自閉症譜系障礙（ASD）的產生有影響。研究發現，ASD患者的腸道中假絲酵母數量非常多。雖然確定因果關係並不容易，但是這些微生物確實會減少碳水化合物的吸收，並釋放出會導致自閉行為的氨和其他毒素。

研究人員認為腸道微生物對自閉症譜系障礙（ASD）的產生有影響。

越來越多的證據表明，腸道微生物與兒童的行為問題相關，而且可能會影響未來的心理健康。

有很多此類報道，腸道微生物變化的人出現了精神問題，比如精神分裂症和抑鬱，甚至是帕金森等神經學疾病。然而，還很難建立因果聯繫。

有的研究表明，將人類的微生物移植到小鼠體內會使小鼠的行為發生改變。一項研究利用了腸道易激綜合症患者的微生物，發現受體小鼠也表現出了與腸道易激綜合症患者相似的焦慮行為。

改變「遊戲規則」

人體是一個生態系統，其中的成員互相合作和競爭，保持微妙的平衡。很多微生物說不上好也算不上壞。但是如果我們給它們機會，它們就會變得糟糕。比如，如果我們使用抗生素、消毒劑、激素、免疫系統治療、化妝品、整形手術或者生物醫學植入設備，從而改變了這個生態系統。

儘管全世界的衛生和營養狀況都在改善，但是抗生素的過度使用卻使抗生素耐葯細菌增加。抗生素也改變了人體的微生物環境。比如，某些女性在使用抗生素之後，就會出現假絲酵母菌感染。

生物醫學植入物，隱形眼鏡，假牙等為微生物提供了溫暖、潮濕和富有營養的環境。避孕藥中過度使用的雌激素和其他的激素療法會導致酵母感染並降低免疫系統功能。

事實上，有的衛生假說認為，感染可以幫助建立免疫系統，在家中使用消毒劑可能會導致皮膚過敏和呼吸道疾病。

我們有時對好或壞的定義是根據文化而不是生物學。比如，體味和口臭都是由微生物引起的，它們並不一定代表不健康，但是防汗劑、除臭器和漱口水的市場非常繁榮。皮膚問題、過敏等可能是由於我們試圖控制我們的微生物。

人類的飲食也發生了快速的變化，而這對人類和微生物健康的影響也是明顯的。像肥胖和心臟病這種非傳染性疾病日漸流行的趨勢就是加工食物和缺乏運動的生活方式所導致的後果。

這種現代飲食可能會將影響傳遞到下一代，因為我們的微生物會傳遞給孩子。小鼠研究表明，對於餵食低纖維的西式飲食的小鼠，某些細菌在它們的孫代仍然無法恢復，即使這些小鼠恢復高纖維飲食。也許用不了多久的時間，這種現代的西式飲食就會對人類的腸道微生物和健康造成不可逆轉的影響。

不恰當的比喻

在20世紀大部分時候，我們都在與微生物鬥爭。警覺的免疫系統防衛著有害微生物的攻擊。比如，很多流感藥物就是對抗微生物的「戰士」。

我們需要重新考慮一下這種軍國主義式的比喻。如果我們是依賴於微生物的複雜生態系統，那我們就不應該把微生物當作敵人。如果微生物是我們身體免疫系統的一部分，那麼是誰在和誰鬥爭？

我們討論微生物的方式反映出我們對自己的看法。作為共生功能體，人類應該學會如何與身體中的所有成員共處。如果我們把「其他的」當作不同的自己，而不是入侵者、恐怖分子、殖民者或者競爭對手，那麼，整個世界（以及我們的身體）都將變得不同。

參考文獻：

1、Human Metabolic Phenotypes Link Directly to Specific Dietary Preferences in Healthy Individuals

DOI: 10.1021/pr070431h

2、Is eating behavior manipulated by the gastrointestinal microbiota? Evolutionary pressures and potential mechanisms

DOI：10.1002/bies.201400071

3、Transferring the blues: Depression-associated gut microbiota induces neurobehavioural changes in the rat

DOI: 10.1016/j.jpsychires.2016.07.019

4、Reduced anxiety-like behavior and central neurochemical change in germ-free mice.

DOI: 10.1111/j.1365-2982.2010.01620.x

5、Consumption of Fermented Milk Product With Probiotic Modulates Brain Activity

DOI：10.1053/j.gastro.2013.02.043

6、Dietary Patterns and Depressive Symptoms over Time: Examining the Relationships with Socioeconomic Position, Health Behaviours and Cardiovascular Risk

DOI：10.1371/journal.pone.0087657

7、Gut microbiome composition is associated with temperament during early childhood

DOI：10.1016/j.bbi.2014.10.018

8、Transplantation of fecal microbiota from patients with irritable bowel syndrome alters gut function and behavior in recipient mice

DOI:10.1038/nature21356

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