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细菌是万恶之源吗?如果全世界的细菌都被消灭了会怎么样?

现在人们生活中使用的消毒产品越来越多,从餐具到各种日用品,甚至衣服鞋子。很多人都有用热水烫碗筷的习惯。那么细菌真的那么有害吗?654.38+0.5万年,他们是怎么和我们相处的?今天就稍微说一下这个话题吧。

什么都杀细菌,好像细菌越少,一家人越幸福。

肠道细菌会影响心理健康。

每个人都有自己的性格差异和口味。现在大多数人都认为这是一个人不可分割的一部分,是一个人与生俱来的属性,是灵魂的一部分。科学家们很长一段时间都是这样认为的,直到微生物学的兴起。让我们来看看我们在老鼠身上发现了哪些有趣的现象。

2001年,神经科学家保罗·帕特森(Paul Patterson)给怀孕的老鼠注射了一种类似于疫苗的东西,这种东西可以激活母鼠的免疫系统,使其产生免疫过度反应。这样的母鼠生下的幼崽并没有什么异常,但长大后,它们的行为开始与普通老鼠不同:它们特别抗拒进入空地,容易被巨大的噪音惊吓,喜欢一遍又一遍地舔自己的毛,或者反复把一个玻璃球埋在锯末里再挖出来,它们甚至比同龄的老鼠更不愿意参与社会活动。

△实验室里常见的材料——老鼠

焦虑,刻板行为,社交障碍。这其实看起来很像人类的两种精神问题:自我B病和精神FL病。而且他们之间的关系也没有大多数人想象的那么突兀。在以往的临床资料中,有“患严重流感或麻疹的孕妇更容易生下自闭症和精神分裂症的孩子”的记载。母亲的免疫反应可能会影响孩子的大脑,但这种关系是如何实现的呢?帕特森对此毫无头绪,直到他遇到了研究肠道细菌的萨尔基斯·马兹马尼安。

马兹马尼亚的研究内容是“肠道微生物会影响免疫系统”,帕特森的研究内容是“免疫系统会影响大脑发育”。两人在一起聊天后一致认为,或许两者有直接关系,肠道微生物影响小鼠的大脑发育。所以他们给老鼠补充了一些细菌,比如脆弱拟杆菌,这种细菌在健康老鼠的肠道中非常丰富。

△脆弱拟杆菌

效果惊人。原本胆小的老鼠变得大胆起来,开始到处探索。他们不再轻易感到惊讶,他们刻板的行为也消失了。它们也变得更善于交际(尽管它们仍然不愿意和其他老鼠呆在一起)。也就是说,通过补充细菌,基本上已经治愈了。

那么原理是什么呢?通过观察小鼠的肠道,他们发现母亲经历过严重免疫反应的小鼠的肠道非常脆弱,血管稀疏,上皮细胞非常薄,小肠绒毛非常短,发育非常差。同时,它们肠道内的细菌群落也与健康小鼠有很大不同。这些微生物会分泌许多奇怪的化学物质,渗透到小鼠的肠道血管中,通过循环进入大脑,从而影响小鼠的行为。

在这些化学物质中,最大的罪魁祸首是一种名为4-乙基苯基硫酸酯(4EPS)的毒素,当健康小鼠被注射这种毒素时,它们也会出现类似自闭症的症状。小鼠补充脆弱类杆菌后,这些细菌会在小鼠肠壁上形成一层保护膜,阻止这些毒素进入小鼠血液,从而逆转小鼠的精神状态。△三种毒素,其中4EPS最厉害。

在后来的实验中,一个研究小组成功地用无菌小鼠感染了B病儿童的肠道菌群,并主动获得了自身B的症状,进一步加深了细菌与精神问题的关系。

细菌有多重要?大多数人什么都不知道。

自从罗伯特·科赫在1876发现炭疽杆菌可以致病。人类对微生物的态度几经变迁,从最初的“漠不关心”,到后来的“避之不及”,再到铺天盖地的“接种剂”“消毒剂”。普通人现在似乎把细菌分为两大阵营:有益菌和有害菌。很多人为了健康天天吃保健品,有些人为了消灭细菌歇斯底里。其实他们也不知道。就连专业的微生物研究也总认为自己对微生物知之甚少,更何况有些出发点是商业宣传。

上面的小鼠研究故事中有一些东西并不清楚——为什么母亲的免疫反应会导致小鼠肠道发育不良?我相信,当我继续深入挖掘,你也逐渐和我一起深入的时候,你会有惊喜的。

现在我先问一个问题。没有细菌的世界会是什么样子?

如果你有高中水平的科学素养,那么你一定会回答我:“因为细菌在生态环境中扮演分解者的角色,失去细菌后,生物的残骸无法分解进入生态循环。依靠细菌分解植物的食草动物也会死亡,最终所有生物都会灭绝。”

这个答案很标准,但不是我要给你看的让人惊讶的东西。现在我将告诉你一些有趣的研究结果。没有细菌时:

埃及伊蚊(也就是我们常见的花腿蚊)是无法变成蛹的,所以只能死在幼虫状态。

海绵、贻贝、藤壶、珊瑚、牡蛎的幼体将无法自我修复,进入生命的下一阶段。

猫、狗和它们的亲戚将不能用气味来标记领地和社交。

几乎所有发光的海洋生物都会失去发光能力。

昆虫几乎完全灭绝,它的很多功能不是靠自己完成的,而是靠细菌完成的。比如米象(米虫)的外骨骼就是在细菌的帮助下合成的,所以昆虫专门进化出了一种叫做“含菌细胞”的细胞来储存和利用各种细菌。

△发光的鱿鱼,它们依靠体内的费氏弧菌。

换句话说,细菌不仅仅是一个“垃圾处理工”,它们在很多方面都发挥着惊人的作用,尤其是那些小生物,它们的很多极其重要的功能都被“外包”给了细菌,它们不是简单的“互利”,而是“强制绑定”。比如世界上再生能力最大的大菱鲆,即使切成10段依然也能再生。令人惊讶的是,它与漫画完全不同。如果把它的头砍下来,它可以再长一个头,但是砍下来的头长不出尾巴,只能死掉。原因原来是给它提供能量的细菌不仅仅分布在头部。

△再生能力最强的动物——涡虫

事实上,如果我们把历史看得更久远,我们会发现一些更令人惊奇的东西。我们的细胞里有很多细胞器,其中有两个非常特殊,一个是线粒体,一个是叶绿体。因为它们有自己的细胞膜和DNA,就像一个小细胞。这个问题曾经让生物学家大伤脑筋,但现在我们通过研究知道,它起源于十多亿年前的一段性关系。被一种古细菌吞食后,一种小细菌不知何故没有消化它,而是在里面安营扎寨,定居下来。这种伟大的跨界合作产生了真核细胞,这是我们所有多细胞生物的祖先。

△都是有核有线粒体的真核生物。

换句话说,如果是广义的杀死所有细菌,我们所有的动植物都会“当场死亡”。

细菌甚至可以成为导师。

现在让我们回到老鼠身上。是不是老鼠的肠道发育不良也和细菌有关?没错。在完全无菌环境下长大的小鼠,和母亲过度免疫的小鼠一样,肠道发育不良严重,血管少,上皮薄,容易出血、渗漏。是因为没有细菌做保护层吗?不会,但是小鼠肠道细胞的DNA没有完全表达,很多功能没有被激活。

正确的细菌是激活老鼠自身DNA的关键。研究人员发现,多形拟杆菌可以充分表达吸收营养物质、建立不可渗透的屏障、分解毒素、血管生长和创造成熟细胞等许多基因。换句话说,是细菌“指导老鼠如何使用自己的基因”!他们不是一个劳动者的角色,而更像一个经验丰富的老师,没有他们,老鼠的人生甚至是不完整的。

△平衡菌群(左)和不平衡菌群(右)

当母体过度免疫时,这些信息会影响小鼠,使其在出生后一年内处于异常的免疫活性状态,使对小鼠有益的细菌无法在小鼠体内定植,错过这个最佳菌群培养时间,小鼠肠道就会发育迟缓;不发达的肠道不适合有益菌与其他细菌竞争,导致体内菌群混乱,分泌毒素的细菌占据主流,从而导致自闭症的现象。

细菌的作用是什么?

在生命漫漫长夜的35亿年里,细菌占据了25亿年。所以当地球上出现多细胞生物的时候,已经是一个充满细菌的世界了。我们知道植物有向光性,因为光可以供给光合作用。同样,当多细胞生物需要一种化学物质,而环境中有一种细菌可以产生这种物质时,会发生什么?大自然直接从细菌中获取,就像光或空气一样自然。细菌一直在促使多细胞生物共同进化。

向光性是由生长素的主动转移决定的。

就像阳光给我们带来光和热一样,它也会给我们带来白内障和皮肤癌。其实细菌没有好坏之分。它们是环境的一部分。只有他们以正确的结构出现在正确的地方,他们才能受益。当它们“不小心”进入了错误的区域,就会引发疾病(比如大肠杆菌进入小肠)。即使是在我们细胞中驯化了654.38+0亿年的线粒体,如果因大面积损伤而进入血液,也会引起全身炎症,甚至败血症。

我们还不能控制细菌。

因为细菌最大的奥秘其实是细菌群,有一段时间微生物学家认为我们已经完全掌握了培养细菌的能力。但后来人们通过直接DNA测序发现,人体肠道菌群中大约有400种细菌,其中只有20%可以人工培养,很多细菌无法单独生长。它们之间有各种复杂的关系,我们根本无法研究其中的所有化学成分。

△细菌的种群密度不一致,效果可能完全不同。

也就是说,细菌群落是一个整体,某种意义上是一个生态系统。我们既不知道它们的好处如何对我们起作用,也不知道在什么情况下它们会使我们生病。

所以现在我们知道,无论我们想对日常生活中的细菌做什么,无论是加强还是破坏,其实都是类似于行为艺术的东西,杀菌不一定能让我们更健康(有时甚至是有害的,一些研究表明,在过度清洁的环境中长大的孩子更容易出现各种过敏),补充细菌也不一定有什么效果(比如, 乳酸菌种类很少能到达肠道,即使到达也无法影响整体肠道菌群环境)。 所以…很多时候,如果一个人想过健康快乐的生活,随它去吧。不去管这些小事,它们自然会变成应有的样子。

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