细菌秘事

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  你可能不知道,你的身体只有1%是自己的,其余99%是外来的租住户,租户指的就是你身体里的细菌。
  你只是“百分之一人”
  细菌在地球上已经存在数十亿年了。它们是单细胞微生物,即只有一个细胞的生物,有一个DNA和少量的基因。细菌十分渺小,肉眼很难分辨,所以,人们通常不会想到自己和它们能有什么关系。
  在人的身体中,人们只知道肠道里有许多细菌。肠道中的细菌和大脑一样重要。它们消化食物,制造维生素,对构建人体起着非常重要的作用。
  实际上,不仅仅肠道上,人体内外都遍布细菌。生活在人身上的细菌数量和人体细胞数量的比例是10:1,也就是说,有1个人体细胞就会有10个细菌。如果把人类身上的细菌看作人体的一部分,那么,一个人的身上只有不到十分之一的部分是真正的“人”。
  其实,十分之一的“真人”还不是最糟糕的情况。如果从基因的角度来计算,百分之一的人才是“真人”,因为一个人的遗传基因大概有3万,而附着在人身体上的细菌的遗传基因大约是人类基因的100倍。所以,在一个狂热的微生物学家眼里,你只不过是90%到99%的细菌罢了。
  在人类历史上,人们别说弄清细菌与自己的关系,就是我们自己的身体器官,我们仍难以判断哪些身体器官比较重要。比如,非常注重来世的古埃及人会在死后,将认为很重要的器官,像胃、肝、肺等小心翼翼地用罐子封存起来,但对认为不重要的器官,比如大脑,却会暴力地将其粉粹,让脑浆从鼻孔流出,然后扔掉。他们可想象不出大脑的重要意义在哪里。
  细菌决定了“你是谁”
  我们知道,人和人之间的有99%的基因是相同的,但人与人之间的肠道中的细菌的相似度可能仅有10%。每个人身上所携带的菌群不同。这种不同是引起人与人之间很多差异的关键,而正是这些差异使我们變得各有特色。
  一些人更容易招蚊子,因为他们皮肤上的细菌会产生更多可以被蚊子探测到的化学物质。科学家发现,一个人所携带的细菌种类在药物代谢中可以起到难以置信的作用,能决定某种止痛药是否会损害他的肝脏,能决定一些药物是否会对一个人的心脏病起到良好的治疗效果。通过探测一个人肠道中的细菌种类,科学家还能判断这个人是瘦,还是胖,而且成功率极高。而对一只雄性果蝇来说,它身上的细菌种类还决定了交配对象是哪只雌性果蝇。
  研究表明,一个人的不同身体部位存在的细菌种类也不尽相同,例如肠子上的细菌自成一派,皮肤上的细菌也自成一派。它们之间的差别异常惊人,甚至大于珊瑚礁上的细菌和草原上的细菌之间的差别。这意味着,人体上几十厘米的距离造成的细菌差别,比地球上数千千米的距离产生的细菌差别还要大。
  细菌是我们身上无形的盔甲,它们还帮助消化食物,尽心尽责地指导人体的免疫系统运行,阻断外界环境带来的伤害,维系我们的健康,让我们活下去。可是,细菌并没有因为这些“功劳”而名声大噪,反之,却因为做的一些坏事被人们知晓。地球上有无数种细菌,一些致命细菌令人生畏,因为如果一个人不幸遇到,那么他一定会病得特别厉害。一些细菌远不是人体上顺从的乘客。
  细菌如此微小,如果它们单枪匹马出战,对人体这种庞然大物来说,必然产生不了什么影响,所以它们一定是协同作战的群体,需要同时发起同一行为,比如一起攻击人体,才能使人生病。
  独特的语言
  可是,细菌是如何知道自己是处于孤立状态,还是群居状态的?又是如何收到协同作战的命令的?研究表明,细菌能够彼此之间进行交流,它们之间有种独特的化学语言。
  费氏弧菌是一类美丽的、会发光的海洋细菌。单个的费氏弧菌并不会发光,只有当它们积聚到一个特定数量时,所有的细菌才会像接收到命令一样,一起发出像萤火虫一样漂亮的生物荧光。
  经过辛苦的研究,科学家成功破译了费氏弧菌的交流密码。
  虽然费氏细菌在独处时不发光,但是,它体内的一种蛋白质在不断制造、分泌出微小的、属于一类激素的化学分子。随着细菌成倍增长,充斥在细菌周围的化学分子数量也会越来越多。这时,固定在费氏弧菌表面的接收器,一种受体便开始收集这些分子。渐渐地,化学分子会再次慢慢地汇聚在一起。而当接收器被化学分子填满时,它就会向细菌细胞传递信息,告诉它“大军”已组建完毕,可以启动发光装置了。因为接收器是“标准配置”,容量相同,所以每个细菌接收器几乎会同时被化学分子填满,于是它们便同步发光了。
  不光费氏弧菌,科学家发现,所有的细菌都存在着类似的内部交流系统,即在每一类菌种中,都有一类化学分子供内部细菌进行交流。这种大部分结构的相似性暗示着我们,它是细菌王国的通用交流方式,可以称之为细菌的语言。
  不过,细菌交流信息的方式有高度的专一性:不同菌种的“语言分子”只能与同类菌种的受体接收器结合。也就是说,这种内部语言的交流是私密的,仅限于种族内部的沟通。
  语言交流使得致病细菌变得强大,难以应对。当少量致病菌种进入人体,即使分泌毒素,它们也不会贸然发动攻击,来对付巨大的“宿主”。它们先会等待,并开始复制增长,还不时用语言交换信息,以统计同伴的数目,来评估自身实力。当时机成熟,确定有足够数量的细胞数后,它们才会一起进攻人体。而一旦它们发起攻击,便是“排山倒海”之势,使宿主发病严重。
  细菌有交际语言
  之前,人们认为细菌的生活枯燥无味,只是单调乏味的成长与分裂,而且长期以来,它们还被认为是不善“社交”的群体。现在看来,事实并非如此。它们一直在用自己独特的方式进行频繁交流。
  事实上,细菌不仅有一个内部菌种语言识别系统,可用特别的化学分子来辨别同类,而且还有另外一套系统,一个用来“社交”的通用系统。这套系统中产生的化学分子是所有菌种共有的,是一种有五个碳的小分子,可以被任何菌种接收,是不同菌种间的“社交通用语”。换句话说,利用这种化学文字,不同的菌种彼此间可以自如地进行交流。使用社交用语的细菌既可以统计同伴的数量,也能统计周围异种细菌的数量。它们将这些信息都传递到细胞中,然后决定该怎么做。菌种之间的竞争执行“少数服从多数”的原则,占少数的细菌会为占多数细菌“让路”。
  破解细菌的“社交用语”
  传统抗生素的工作原理都是杀死细菌,要么让细菌的细胞膜破裂,要么使得细菌不能够成功复制自己的DNA,实际上,这种很暴力的方法加快了细菌的进化速度,所以有了超级细菌,有了全球性感染病问题。
  由于细菌正进化出很强的多重耐药性,人类已经快没有抗生素用了。而利用细菌的社交语言,可以为我们提供对抗细菌的新方法,我们只需要让它们无法交流,无法计数就能达到预防疾病的目的。所以,破译细菌的社交语言真的是一件很棒的事情,有了它,研发出新一代更新更强的抗生素将成为可能。
  或许,数据造假是我们打败细菌的新方法。只要不让细菌知道“大军”已成,让它误以为“势单力薄”,它们就不会一起去攻击宿主,这样,我们就能成功预防细菌疾病。而要达到这个目的,懂得单个菌种用来交流的语言还不够,我们还需要知道不同菌种之间是如何进行交流的。更重要的是,要了解致病细菌与其他菌种沟通的方式。只有我们破解了细菌之间的交流语言,用假信息迷惑细菌,使它们不能团结一致对人体发动进攻,才可达到预防疾病的目的。
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