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微生物会制造一个自己的“家”
我们与鬣狗、大象和獾一样,会把细菌的气味释放到周围的空气中。与此同时,我们也在释放细菌本身。我们每触摸一件东西,就会在上面留下微生物印记。我们每次走路、谈话、刮擦物体表面、搅动什么东西或者打喷嚏时,都会向周围释放一团带有个人特色的微生物。每个人每小时大约会喷出3700万个细菌,这意味着我们的微生物组不仅处于身体内部,还会不断地扩散到周围的环境中。
杰克·吉尔伯特是一位生态学家,为了分析细菌,他擦拭了家里的开关、把手、厨房料理台、卧室地板,还有自己的手、脚和鼻子。他每天都这么做,并持续6个星期。他还招募了另外6组家庭,包括单身人士、夫妇和带小孩的家庭。这项名为“家庭微生物组计划”的研究表明,每个家庭都有自己独特的微生物组,其中的大部分组成来自居住其中的每个人。他们手上的微生物会附着在开关和把手上,脚上的微生物会覆满地板,皮肤上的微生物则蹭到了厨房台面上。所有这一切都以惊人的速度发生。其中3名志愿者在研究过程中变更了住处,而他们的新住所也迅速继承了老房子里的微生物特性,即使换去酒店也是如此。在进入新环境的24小时内,我们便用自己的微生物覆盖了这些地方,把它们变成自身的映射。当别人试图让你觉得“宾至如归”时,你其实没什么自主权,因为微生物会首先制造一个“家”。
吉尔伯特想要了解这些现象。他想成为全人类的人体边检员,想确切地知道哪些微生物进入了我们的身体以及它们是从哪里来的,又有哪些微生物离开以及它们要去哪里。但人类本身让他很难开展这项工作。我们会与许多不同的对象打交道,与不同的人交流,去许多地方。所以,要追踪任何一个特定微生物的路径,简直是一场噩梦。这就是为什么他后来转而去研究海豚。
医院不必过分清洁?
随后,研究者又前往了芝加哥大学医学院的临床和科研中心。该医院于2013年2月正式开放,在此之前,吉尔伯特的学生西蒙·莱克斯带领一队研究人员穿过空荡荡的走廊,扫过分布于两个楼层的十间病房和两个护士站:其中一层楼提供给从非紧急的选择性手术中恢复过来的病人使用,他们通常只在这里短暂停留;另一层楼则提供给长期住院的病人,例如癌症患者和接受器官移植手术的人等。但没有一个房间有人居住,这里唯一的居民是微生物,也是莱克斯团队想要收集的对象。
他们擦拭了还没有被人踩过的地板,崭新的、闪闪发光的床栏和水龙头,以及折叠得平平整整的床单。他们也从灯的开关、门把手、通风口、电话和键盘等处收集样本。最后,他们为房间安装数据记录器,测量光强、温度、湿度和空气压力,还有自动记录房间是否被占用的二氧化碳监视器,以及探测人们何时进入或离开的红外传感器。医院正式开放后,该团队仍在继续工作,每周从房间和住在里面的患者身上收集更多样本。
正如其他人为新生婴儿正在发育的微生物组编目一样,吉尔伯特第一次为一座新建成的大楼中正在形成的微生物组编目。他的团队忙于分析数据,以了解人类的存在如何改变大楼中微生物的特性,以及环境中的微生物是否已经流回到环境中的人身上。这些问题在医院环境中显得尤其重要,因为在那里,微生物的流动攸关生死,甚至会造成大量死亡。在发展中国家,大约有5%至10%入住医院或其他医疗机构的人,会在住院期间受到不同程度的感染,他们反而在那些意图让自己变得更健康的地方得了病。仅在美国,每年就会发生大约170万起与此相关的感染,以及9万起死亡事件。这些感染背后的病原体从何而来?水?通风系统?受到污染的设备?医院工作人员?吉尔伯特打算找出答案。他的团队积累了庞大的数据量,以支撑他跟踪病原体的流动,例如从灯的开关到医生的手,再到病人的床栏。他应该能够通过这项研究制定出一些方案,以此来减少危及生命的病菌流通。
早在19世纪60年代,约瑟夫·李斯特就在他的医院中启用了无菌技术,制定清洁制度,帮助遏制病原体的传播。诸如洗手这样的简单措施,无疑拯救了无数生命。但正如我们过度使用不必要的抗生素,或者恨不得把自己浸泡在抗菌消毒液中一样,我们过度清洁了所在的建筑物,甚至是医院。例如,美国一家医院最近花了大約70万美元(约合447万人民币)来安装铺有抗菌物质的地板,尽管没有证据表明这些措施会奏效。正如海豚水族馆和人类的肠道,也许拼命地对医院进行消毒,会使得建筑物中的微生物组生态失调。也许,我们驱除了阻止病原体生长的无害细菌,无意间构建起了一个更危险的生态系统。 “我们需要引入一些良性的或不常与周边物件发生反应的微生物,以增加物件表面的多样性。”吉尔伯特的另一位学生肖恩·吉本斯补充道,“多样性是好事。”太讲卫生反而可能导致多样性的丧失。通过对公共厕所的研究,吉本斯发现,彻底清洁消毒过的厕所首先会被粪便中的微生物定植,接着,这些微生物会通过冲厕所的水流回到空气中,然后这些微生物物种因为竞争不过周围环境中种类丰富的皮肤微生物将变少。但是,一旦厕所再次经过清洁,微生物被重新洗牌,粪便细菌又会占据高地。讽刺的地方就在于此:太过频繁被清洁的厕所,更有可能被粪便里的细菌覆盖。
我们可以看到微生物几乎无处不在,而且十分重要。我们目睹它们如何形塑我们的器官,保护我们免受毒素和疾病的侵扰,帮助我们分解食物、维护健康、校准免疫系统、引导行为,并把它们的基因融入我们的基因组。当微生物的制衡关系遭到破坏,我们将看到可能带来的后果:珊瑚礁的褪色衰亡、肠道发炎、身体发胖。
而与此同时,我们可以看到,人类开始控制这些菌群为自己的利益服务,我们能够把整个菌群从一个人移到另一个人身上,依据自己的愿望制造或者打破共生,甚至炮制出新的微生物。