你可能不知道,你的身體只有1%是自己的,其余99%是外來的租住戶,租戶指的就是你身體里的細菌。
你只是“百分之一人”
細菌在地球上已經存在數十億年了。它們是單細胞微生物,即只有一個細胞的生物,有一個DNA和少量的基因。細菌十分渺小,肉眼很難分辨,所以,人們通常不會想到自己和它們能有什么關系。
在人的身體中,人們只知道腸道里有許多細菌。腸道中的細菌和大腦一樣重要。它們消化食物,制造維生素,對構建人體起著非常重要的作用。
實際上,不僅僅腸道上,人體內外都遍布細菌。生活在人身上的細菌數量和人體細胞數量的比例是10:1,也就是說,有1個人體細胞就會有10個細菌。如果把人類身上的細菌看作人體的一部分,那么,一個人的身上只有不到十分之一的部分是真正的“人”。
其實,十分之一的“真人”還不是蕞糟糕的情況。如果從基因的角度來計算,百分之一的人才是“真人”,因為一個人的遺傳基因大概有3萬,而附著在人身體上的細菌的遺傳基因大約是人類基因的100倍。所以,在一個狂熱的微生物學家眼里,你只不過是90%到99%的細菌罷了。
在人類歷史上,人們別說弄清細菌與自己的關系,就是我們自己的身體器官,我們仍難以判斷哪些身體器官比較重要。比如,非常注重來世的古埃及人會在死后,將認為很重要的器官,像胃、肝、肺等小心翼翼地用罐子封存起來,但對認為不重要的器官,比如大腦,卻會暴力地將其粉粹,讓腦漿從鼻孔流出,然后扔掉。他們可想象不出大腦的重要意義在哪里。
細菌決定了“你是誰”
我們知道,人和人之間的有99%的基因是相同的,但人與人之間的腸道中的細菌的相似度可能僅有10%。每個人身上所攜帶的菌群不同。這種不同是引起人與人之間很多差異的關鍵,而正是這些差異使我們變得各有特色。
一些人更容易招蚊子,因為他們皮膚上的細菌會產生更多可以被蚊子探測到的化學物質??茖W家發現,一個人所攜帶的細菌種類在藥物代謝中可以起到難以置信的作用,能決定某種止痛藥是否會損害他的肝臟,能決定一些藥物是否會對一個人的心臟病起到良好的治療效果。通過探測一個人腸道中的細菌種類,科學家還能判斷這個人是瘦,還是胖,而且成功率極高。而對一只雄性果蠅來說,它身上的細菌種類還決定了交配對象是哪只雌性果蠅。
研究表明,一個人的不同身體部位存在的細菌種類也不盡相同,例如腸子上的細菌自成一派,皮膚上的細菌也自成一派。它們之間的差別異常驚人,甚至大于珊瑚礁上的細菌和草原上的細菌之間的差別。這意味著,人體上幾十厘米的距離造成的細菌差別,比地球上數千千米的距離產生的細菌差別還要大。
細菌是我們身上無形的盔甲,它們還幫助消化食物,盡心盡責地指導人體的免疫系統運行,阻斷外界環境帶來的傷害,維系我們的健康,讓我們活下去。可是,細菌并沒有因為這些“功勞”而名聲大噪,反之,卻因為做的一些壞事被人們知曉。地球上有無數種細菌,一些致命細菌令人生畏,因為如果一個人不幸遇到,那么他一定會病得特別厲害。一些細菌遠不是人體上順從的乘客。
細菌如此微小,如果它們單槍匹馬出戰,對人體這種龐然大物來說,必然產生不了什么影響,所以它們一定是協同作戰的群體,需要同時發起同一行為,比如一起攻擊人體,才能使人生病。
獨特的語言
可是,細菌是如何知道自己是處于孤立狀態,還是群居狀態的?又是如何收到協同作戰的命令的?研究表明,細菌能夠彼此之間進行交流,它們之間有種獨特的化學語言。
費氏弧菌是一類美麗的、會發光的海洋細菌。單個的費氏弧菌并不會發光,只有當它們積聚到一個特定數量時,所有的細菌才會像接收到命令一樣,一起發出像螢火蟲一樣漂亮的生物熒光。
經過辛苦的研究,科學家成功破譯了費氏弧菌的交流密碼。
雖然費氏細菌在獨處時不發光,但是,它體內的一種蛋白質在不斷制造、分泌出微小的、屬于一類激素的化學分子。隨著細菌成倍增長,充斥在細菌周圍的化學分子數量也會越來越多。這時,固定在費氏弧菌表面的接收器,一種受體便開始收集這些分子。漸漸地,化學分子會再次慢慢地匯聚在一起。而當接收器被化學分子填滿時,它就會向細菌細胞傳遞信息,告訴它“大軍”已組建完畢,可以啟動發光裝置了。因為接收器是“標準配置”,容量相同,所以每個細菌接收器幾乎會同時被化學分子填滿,于是它們便同步發光了。
不光費氏弧菌,科學家發現,所有的細菌都存在著類似的內部交流系統,即在每一類菌種中,都有一類化學分子供內部細菌進行交流。這種大部分結構的相似性暗示著我們,它是細菌王國的通用交流方式,可以稱之為細菌的語言。
不過,細菌交流信息的方式有高度的專一性:不同菌種的“語言分子”只能與同類菌種的受體接收器結合。也就是說,這種內部語言的交流是私密的,僅限于種族內部的溝通。
語言交流使得致病細菌變得強大,難以應對。當少量致病菌種進入人體,即使分泌毒素,它們也不會貿然發動攻擊,來對付巨大的“宿主”。它們先會等待,并開始復制增長,還不時用語言交換信息,以統計同伴的數目,來評估自身實力。當時機成熟,確定有足夠數量的細胞數后,它們才會一起進攻人體。而一旦它們發起攻擊,便是“排山倒?!敝畡?,使宿主發病嚴重。
細菌有交際語言
之前,人們認為細菌的生活枯燥無味,只是單調乏味的成長與分裂,而且長期以來,它們還被認為是不善“社交”的群體。現在看來,事實并非如此。它們一直在用自己獨特的方式進行頻繁交流。
事實上,細菌不僅有一個內部菌種語言識別系統,可用特別的化學分子來辨別同類,而且還有另外一套系統,一個用來“社交”的通用系統。這套系統中產生的化學分子是所有菌種共有的,是一種有五個碳的小分子,可以被任何菌種接收,是不同菌種間的“社交通用語”。換句話說,利用這種化學文字,不同的菌種彼此間可以自如地進行交流。使用社交用語的細菌既可以統計同伴的數量,也能統計周圍異種細菌的數量。它們將這些信息都傳遞到細胞中,然后決定該怎么做。菌種之間的競爭執行“少數服從多數”的原則,占少數的細菌會為占多數細菌“讓路”。
破解細菌的“社交用語”
傳統抗生素的工作原理都是殺死細菌,要么讓細菌的細胞膜破裂,要么使得細菌不能夠成功復制自己的DNA,實際上,這種很暴力的方法加快了細菌的進化速度,所以有了超級細菌,有了全球性感染病問題。
由于細菌正進化出很強的多重耐藥性,人類已經快沒有抗生素用了。而利用細菌的社交語言,可以為我們提供對抗細菌的新方法,我們只需要讓它們無法交流,無法計數就能達到預防疾病的目的。所以,破譯細菌的社交語言真的是一件很棒的事情,有了它,研發出新一代更新更強的抗生素將成為可能。
或許,數據造假是我們打敗細菌的新方法。只要不讓細菌知道“大軍”已成,讓它誤以為“勢單力薄”,它們就不會一起去攻擊宿主,這樣,我們就能成功預防細菌疾病。而要達到這個目的,懂得單個菌種用來交流的語言還不夠,我們還需要知道不同菌種之間是如何進行交流的。更重要的是,要了解致病細菌與其他菌種溝通的方式。只有我們破解了細菌之間的交流語言,用假信息迷惑細菌,使它們不能團結一致對人體發動進攻,才可達到預防疾病的目的。