我的微生物“宠物”大军
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- 发布时间:2017-04-27 16:34
微生物无处不在,它们时刻包围着我们。即便我们的房屋被打扫得一尘不染,家具都被擦得锃亮,在公寓的墙面、咖啡杯和枕套上还是会覆盖着层层叠叠的微生物。因为一些微生物是普通清洗方法杀不死的,相反,清洁会让它们更加猖獗。
还有一条令人惊异的事实:这些“宠物”大军种类十分多样,而且大多数都是我们未知的。发达国家的居民大概每天要在封闭空间里待22个小时,这种让微生物不受任何制约的环境直接催生了它们在我们身边——办公室、客厅、卧室和浴室——繁衍生息。每个房间都形成了自己独特的微生物群体。办公桌上附着的微生物是人皮肤上主要的微生物,例如链球菌。地板上、走廊上集中的微生物,通常都是土壤或房间植物上的。很可能,是拜访者鞋子上顺便带来的。卫生间马桶上,聚集着人类肠道中的微生物。然而,我们对这些却全然不知:我们一直都在“喂养”驻扎在我们房子里的“宠物”大军。
“宠物”大军
住宅是由各种各样的微生物组成的独一无二的生态“培养皿”。在不锈钢的花洒里,人造毛地毯里,空调房里,还有那些总是温暖而干燥的地方是它们真正的繁殖场。也许,微生物的无孔不入并不使我们感到惊讶,但你可能还不知道:我们住所里生活着的微生物都是带有独一无二的“标签”的。
它们来无影去无踪,但又像是我们家中的宠物一样,被我们“滋养”壮大。越来越多的科学数据证明,体重、体型和人的自我感觉不仅取决于遗传和生活方式,还取决于体内和生活环境中的微生物种类。很可能,就是微生物使人们患上了肥胖症、厌食症、抑郁症和癌症。
近些年来,科研人员对微生物研究产生了新趋势:“驯化”微生物群。但这些住在我们家的看不见的客人究竟具有什么特性?如若将它们当宠物一样“饲养”,会给我们带来什么益处?
美国俄勒冈大学实验室的微生物学家、生态学家詹姆斯·麦顿说,“室内微生物”种类繁多且独具特色。他穿着背心、短裤,光着脚接待了我们。他这身打扮,原来是因为他正准备去“隔离室”——局部镶有玻璃的空调房里。这个隔离室是用来研究住宅微生物主要来源——人——的地方。
“我们从头到脚都覆满了微生物。人类皮肤上的每一厘米,甚至在口腔、鼻腔和肺部的粘液里,都覆盖着数十万的微生物,并且以难以想象的速度快速扩散着。”詹姆斯说,“它们随着汗液一起蒸发到空气中,和唾液一起飞散得到处都是,还会随着人体释放出的温度漂浮在空气中上空。尽管我们可能没有到过房间的每个角落,但那些地方早已布满了我们的‘足迹’。如果在自己待过的房间收集微生物,我们会发现它们居然如此独一无二,甚至经过很长时间后,仍可以根据这些微生物的组成,判断出谁曾到过这个房间。”不久前,美国的一项研究结果显示,任何一位旅馆入住者都能在几小时内改变原房间的微生物生态,散布自己的足迹。
科学家已经开始尝试在刑事调查中利用微生物留下的肉眼看不到的痕迹破案。犯罪现场的微生物可以提供的有关凶犯的线索,不少于指纹。“通过从嫌疑人皮肤和衣服上提取的微生物,可以确定他们到过哪些地方,”詹姆斯说道,“它们的足迹留得到处都是。在花园里,它们会随着树叶飘落到我们身上;在超市里,它们会附着在我们的鞋子上。”
微生物学家指出,人类与微生物共生是一门新兴科学,并具有极其重大的意义。因为人类不是一个个独立的个体,而是由各种有机体构成的生态群落,我们的身体并不只是为其他生物体提供了一个可以共生的栖息地,我们也和其他生物体一起,组成一个整体,共同经营着一个不断进化演变的人类和微生物聚集地。
人体微生物的个性化因素使人类与微生物关系的研究变得相当复杂,但同时,也给我们带来了极大的机遇。在未来,医生或许可以根据每个人体内特定的微生物生态环境来制定出有针对性的治疗方案。届时,人体的微生物生态就如一份份遗传基因档案,成为每个人的天然识别标签。
如今,环境微生物学家使用新的研究手段,开始涉足一些之前未曾涉足的领域,如可能存在生命的一些极端环境——酸性湖泊、深海热液口、冻土地带等,以及人类和其他生物体共生的环境生态。随着这些研究项目的推出,医学研究和环境微生物学领域已经渐渐开始融合。
目前,研究人员面临的巨大挑战就是区分哪些微生物是与我们共同进化的,哪些只是我们身体中的匆匆过客。现在,医疗微生物学和环境微生物学之间的界限正日趋模糊。科学家认识到,人体就是这些微生物群落的生存环境,它们被迫适应了我们的饮食习惯和生活方式;反过来也成为我们生存环境的一部分,我们的身体也在适应它们。此外,随着人类和微生物之间相互关系日趋紧密,宿主和寄生生物体之间的区别和界限也显得越来越不那么重要了。
“驯化”微生物
北卡罗琳娜大学的生物学家罗波·丹尼于1430年,分派志愿者在美国各州进行了试验,要求他们住进不同材质的微生物住宅,其中包括带有木制门窗的住宅。
丹尼对3.7万种“驻扎”在门框表层和4.6万位于里层的微生物进行化验分析后惊讶地说:“世界上任何一个地方都不曾发现如此多的菌类!”研究人员难以掩饰自己的惊奇。总之,在我们的房子里,居住着大概10万种微生物,其中大多数都有待进一步研究。
人对微生物的认识还有待发展,但这并不是由于研究者不敬业,而只是因为长期以来研究人员没有合适的工具来研究这些复杂的微生物群体,他们只能研究试管中培养的泛泛概念上的“微生物群体”。但他们在实验室里,发现了霍乱、白喉和破风杆菌的微生物病原体。也发现了很多对人类有益的微生物,例如,可以用在酸奶、奶酪和酸凝乳制作中的乳酸菌。
微生物与人类生活息息相关。有很多食品、工业品和药品是依赖于微生物制造的,如酱油、醋、奶酪、蘑菇、皮革、石化、抗生素、疫苗、生态农药等。微生物在矿产探测与开采、废物处理、水净化等领域也发挥着十分重要的作用。若没有微生物,众多生物就失去了必需的营养来源,植物的纤维质残体就无法分解而无限堆积,就没有自然界当前的繁荣与秩序或人类的产生与延续。微生物与人类健康密切相关。多数微生物对人体是无害的。实际上,人体皮肤和肠道内生活着很多正常、有益的菌群。它们占据这些表面并产生天然的抗生素,抑制有害菌的着落与生长;它们也协助吸收或亲自制造一些人体必需的营养物质,如维生素和氨基酸。这些菌群的失调可能导致感染或营养缺失。
研究人员指出,尽管微生物可能会导致疾病或引起过敏,但我们家中的绝大多数微生物是对健康无害的,人们不必过度担心,尽管它们无处不在,但我们和它们可以相安无事。
美国俄勒冈大学有一项新技术:生物学家和建筑规划的专家们首次联手,研究微生物和人类在封闭空间的相互作用机制。“就此,目前我们还知之甚少。我们必须找到最关键问题的答案,”俄勒冈大学的研究者坦言道,“在不同的通风条件下,它们在房间里遍及的范围是怎样的?在不同材质,如木材或塑料上,微生物存活的几率有什么不同?(盖德林·杰拉耶尔)