劳拉·恰帕罗

由世界多国科学家参与的“地球微生物组计划”，将尽可能地对地球微生物群落进行取样，以便促进人们对微生物与人类、动物、植物之间关系的理解。据专家估计，地球上大约有1万亿种微生物，从人类的肠道到亚马逊丛林，从火山口到大西洋海底……这些微生物无处不在。不过，基于种种原因，要全面鉴别这些微生物是一项极具挑战性的工作。

| 地球微生物组计划 |

达尔文22岁时乘坐贝格尔号开始了一场环球旅行。在旅行的过程中，他采集了很多特有物种的样本，并加以研究，这次旅行让他发现了如今最具影响力的科学理论之一——自然选择下产生的物种进化论。

在差不多两个世纪之后，一群来自世界各地的研究人员也试图效仿达尔文，开启一场环球冒险。不过，这一次他们要分析和研究的生物，是肉眼看不见的微生物。这个项目叫“地球微生物组计划”，启动于2010年，覆盖了从北极到南极的七大洲，有来自43个国家的500多名研究人员参与其中，目前已经收集到了27751个样本和超过22亿组DNA序列。“这个项目的数据库和研究结果，是面向所有人开放的。”该项目的协调员，美国国家海洋和大气局研究员卢克·汤普森如是说。

新发现世界上仍有许多种微生物未被发现，一组西班牙科学家在南极考察时发现了一种新的细菌——假单胞菌

微生物学家杰克·吉尔伯特是这个项目的创始人之一，经过一番调研之后，他产生了组建这个项目的想法。“我当时正在研究海洋和陆地微生物的分布规律，我想知道，这些规律是否在地球上所有已知的环境中都适用。”在芝加哥大学工作的吉尔伯特回忆道。如今，这一项目不仅研究微生物生态学是否存在普遍规律，还试图找到一些推动微生物多样性和微生物生态系统结构的超级参数。

| 极端条件下也能生存 |

在寒冷的地球两极，也有微生物的存在。当年，年轻的达尔文还没有机会踏上南极开展研究，但今天，科学家们可以操控各种仪器，将在南极采集到的微生物样品添加到微生物图谱之中。

在这个地球上最极端的环境之一——南极洲的麦克默多干谷，科学家们也发现了微生物的存在。因为其极低的湿度和饮用水的匮乏，麦克默多干谷被认为是最接近火星的陆地环境，但在这片寒冷、干燥、营养贫瘠的土壤中，竟然存在着大量的微生物。科学家们在南极的土壤样品中发现了23种微生物的DNA，通过重建它们的基因组，科学家们了解到，尽管缺少阳光和水资源，这些微生物靠着一氧化碳和氢气就能存活。

在北极，同样也有一群科学家们在研究微生物群落。加拿大拉瓦尔大学的生物学家科尼·拉夫乔伊遗憾地表示，此前科学界对北极微生物的研究实在是少得可怜，如果登陆“科学网”——一个科学论文的数据库平台，同时搜索“北极”和“微生物”这两个关键词，只有353篇学术论文，但搜索“北极”和“鱼”，就有4271篇论文，“北极”和“北极熊”有770篇论文。对此，拉夫乔伊表示：“北极至少有数百万种微生物，需要有更多人来研究和关注北极的微生物。”

专家发现，在北极的冻土层中储存着大量有机碳，随着全球变暖，这些冻土层一旦融化，土壤中的微生物就会将有机碳降解转为甲烷和二氧化碳等温室气体，加剧气候变暖。同时，北极的冻土层一旦解冻，各种封闭在冻土层中的细菌和病毒也会复活，将对人类和其他生物的健康造成威胁。

| 微生物与人类的关系 |

“地球微生物组计划”正在对世界各地发现的微生物进行DNA测序，专家们希望通过获取微生物的遗传信息，找到微生物是如何进化的线索。对此，该项目的联合创始人，美国加州大学微生物群研究中心的罗布·奈特表示：“这是一项非常艰难的工作，因为微生物的进化过程至少有数百万年，远远超过了科学家们的研究周期。”

除了研究不同生态系统中的微生物之外，科学家也没有忘记研究微生物和人类的关系。记者凯瑟琳·麦考利夫的《我是我自己和我身上的寄生蟲》一书中写道，据估计，人体表面和内部至少有100万亿个微生物，包括细菌、真菌、寄生虫、病毒和其他微生物。更可怕的是，这些微生物在某种程度上都影响着人们的生活。

不断丰富的数据库迄今为止，“地球微生物组计划”项目已经收集到了超过22亿组DNA 序列。下图中，正在记录数据的就是杰克·吉尔伯特，这一项目的联合创始人之一，他正在美国长岛的一个葡萄园里采集样

| 肥胖和过敏症都与微生物有关 |

人体内有超过人体细胞数十倍的细菌，它们主要生活在我们的肠道里，这些细菌虽然不能直接改变我们的基因，但能影响我们的情绪、行为和健康。有研究显示，人们的肥胖症和过敏症都和微生物有关。

肥胖是一个热门的公共卫生话题，据世界卫生组织统计，自1975年以来，世界肥胖人口数量已经翻了三番，肥胖症如今困扰着至少13%的人口。意大利那不勒斯大学的帕乌拉·皮欧米诺发现，肥胖症患者肠道和唾液中的菌群，都和一般人有所不同。“口腔内的各种感觉，包括对食物味道和质地的感觉，都会受到唾液的调节。”皮欧米诺对此解释道。根据她的研究，肥胖症可能和唾液中感知食物的微生物有关。

过敏症也困扰着全世界至少20%的人口，过敏的发生和人类的免疫系统有着直接联系，而免疫系统的主要功能，就是管理人体与微生物的关系。伦敦大学微生物学教授格雷厄姆·鲁克介绍道：“当我们的免疫系统对无害的外来物质做出过度反应，就会出现过敏，当免疫系统对身体做出错误反应，就会出现自体免疫性疾病。”所以，过敏症和自体免疫性疾病发病率的上升，问题都出在我们自身的免疫系统。

母乳中的微生物婴儿每天都要摄入约500 到800 毫升的母乳，包含10 万到1000 万个细菌，这其中最常见的是葡萄球菌（小图）、链球菌、肠球菌、乳球菌、乳杆菌和明串珠菌。

鲁克教授表示，已有大量的科学研究证实，接触一些非致病性的微生物（如一些无害的细菌和寄生虫），能够帮助我们防止过敏等免疫性疾病的产生。这些对我们有益的微生物主要分布在两个地方：一是我们所处的环境，在空气、土壤、饮食和我们日常接触的物品中，密布着各类微生物，其中绝大多数对我们是无害的;二是在我们自己身上，包括我们的皮肤表面和身体内部（包括消化道、呼吸道等）的各种黏膜表面。

专家建议，在生命早期就应该接触无害微生物，帮助我们建立免疫系统的耐受力，以减少对无害外来物质或自身发生反应，从而减少过敏和自体免疫性疾病的发生。但是随着人类现代化的进程，我们现在的生活方式发生了巨大的改变，这导致我们的免疫系统和一些无害的微生物被人为地隔离了，现代人的免疫系统也因此更容易出现紊乱。

比如，剖腹产出生的婴儿，就无法像顺产的婴儿一样，从母亲的产道获取有益微生物。同样，没有喝过母乳的婴儿，也无法从母乳中获取母体的有益微生物。所以，鲁克教授建议父母要从小给孩子一些接触无害微生物的机会，包括顺产、母乳哺育，多在室外活动，多与其他孩子接触，以及不要对日常生活里接触的东西过分消毒，尤其不要过度使用抗生素。因为，在生命早期接触无害微生物，对人体免疫系统的平衡至关重要，这种影响将会一直持续到人成年以后。

| 孤独不利于健康 | 

“多与人交往可以传播和交换微生物群，那些独来独往的人身上的微生物群落较为单一，可能对健康不利。”鲁克教授补充道，“能丰富我们身上微生物多样性的活动有很多，比如多和动物接触，多到外面走走，遵循多样均衡的饮食习惯，都可以丰富我们的肠道微生物群。”

根据美国疾病控制和预防中心的数据，每150名儿童中就有1名自闭症患儿。目前，对自闭症的有效疗法包括行为疗法、社会疗法、药物疗法和饮食疗法，对自闭症的最新研究显示，微生物疗法或许能给患者带来新的希望。

粪便可治病微生物生态学家研究发现，通过口服含有健康粪便中提取物的药丸，可以使有益细菌移植入患者肠道，以此来治疗一些肠道疾病。

美国亚利桑那州立大学的罗莎·布朗博士表示：“我们发现，30%～50%的自闭症患者都有慢性肠胃问题，主要是便秘或腹泻，肠胃不适会导致患者烦躁，注意力无法集中，因而对行为产生负面影响。如果能解决这些肠胃问题，他们的行为就会改善。”

改善情緒的细菌对鼠李糖乳杆菌的最新研究表明，它具有一定的抗抑郁和抗焦虑作用。

亚利桑那州立大学的研究小组对比了自闭症儿童与正常发育儿童的微生物组差异，结果发现，患有自闭症儿童的肠道微生物多样性较低，这导致他们体内有益细菌，如双歧杆菌和普氏菌也较少。研究人员通过对部分自闭症儿童进行肠道清洁、胃酸抑制和粪便微生物群移植后发现，他们的胃肠道症状和自闭行为症状都得到了改善。在治疗停止两年后，这些自闭症儿童的胃肠道症状平均减少了一半，自闭症状也在缓慢而稳定的改善中。不过，还需要更多的研究来验证微生物在治疗自闭症方面的有效性，研究团队也在继续优化治疗的剂量和持续时间。

“发现微生物群的潜力，是本世纪生物医学领域最重要的挑战之一，”伦敦大学微生物学教授格雷厄姆·鲁克说道，“像地球微生物组计划这样的项目，就是要增进我们对微生物的了解，同时也让我们知道，人类在这数万亿种微生物面前是多么的渺小。”

[译自西班牙《真有趣》]

责任编辑：刘婷