蓋德林·杰拉耶爾
如果你認為很了解自己的家,那你就錯了。任何一幢房子都是由無數微生物堆積而成的。數不勝數的微生物輕而易舉地駐扎在沙發和座椅上,甚至在冰箱里。盡管這聽起來可能有些倒胃口,研究人員建議我們要“馴化”這些微生物,而且讓它們越多越好。
微生物無處不在,它們時刻包圍著我們。即便我們的房屋被打掃得一塵不染,家具都被擦得锃亮,在公寓的墻面、咖啡杯和枕套上還是會覆蓋著層層疊疊的微生物。因為一些微生物是普通清洗方法殺不死的,相反,清潔會讓它們更加猖獗。
還有一條令人驚異的事實:這些“寵物”大軍種類十分多樣,而且大多數都是我們未知的。發達國家的居民大概每天要在封閉空間里待22個小時,這種讓微生物不受任何制約的環境直接催生了它們在我們身邊——辦公室、客廳、臥室和浴室——繁衍生息。每個房間都形成了自己獨特的微生物群體。辦公桌上附著的微生物是人皮膚上主要的微生物,例如鏈球菌。地板上、走廊上集中的微生物,通常都是土壤或房間植物上的。很可能,是拜訪者鞋子上順便帶來的。衛生間馬桶上,聚集著人類腸道中的微生物。然而,我們對這些卻全然不知:我們一直都在“喂養”駐扎在我們房子里的“寵物”大軍。
“寵物”大軍
住宅是由各種各樣的微生物組成的獨一無二的生態“培養皿”。在不銹鋼的花灑里,人造毛地毯里,空調房里,還有那些總是溫暖而干燥的地方是它們真正的繁殖場。也許,微生物的無孔不入并不使我們感到驚訝,但你可能還不知道:我們住所里生活著的微生物都是帶有獨一無二的“標簽”的。
它們來無影去無蹤,但又像是我們家中的寵物一樣,被我們“滋養”壯大。越來越多的科學數據證明,體重、體型和人的自我感覺不僅取決于遺傳和生活方式,還取決于體內和生活環境中的微生物種類。很可能,就是微生物使人們患上了肥胖癥、厭食癥、抑郁癥和癌癥。
近些年來,科研人員對微生物研究產生了新趨勢:“馴化”微生物群。但這些住在我們家的看不見的客人究竟具有什么特性?如若將它們當寵物一樣“飼養”,會給我們帶來什么益處?
美國俄勒岡大學實驗室的微生物學家、生態學家詹姆斯·麥頓說,“室內微生物”種類繁多且獨具特色。他穿著背心、短褲,光著腳接待了我們。他這身打扮,原來是因為他正準備去“隔離室”——局部鑲有玻璃的空調房里。這個隔離室是用來研究住宅微生物主要來源——人——的地方。
“我們從頭到腳都覆滿了微生物。人類皮膚上的每一厘米,甚至在口腔、鼻腔和肺部的粘液里,都覆蓋著數十萬的微生物,并且以難以想象的速度快速擴散著。”詹姆斯說,“它們隨著汗液一起蒸發到空氣中,和唾液一起飛散得到處都是,還會隨著人體釋放出的溫度漂浮在空氣中上空。盡管我們可能沒有到過房間的每個角落,但那些地方早已布滿了我們的‘足跡。如果在自己待過的房間收集微生物,我們會發現它們居然如此獨一無二,甚至經過很長時間后,仍可以根據這些微生物的組成,判斷出誰曾到過這個房間。”不久前,美國的一項研究結果顯示,任何一位旅館入住者都能在幾小時內改變原房間的微生物生態,散布自己的足跡。
科學家已經開始嘗試在刑事調查中利用微生物留下的肉眼看不到的痕跡破案。犯罪現場的微生物可以提供的有關兇犯的線索,不少于指紋。“通過從嫌疑人皮膚和衣服上提取的微生物,可以確定他們到過哪些地方,”詹姆斯說道,“它們的足跡留得到處都是。在花園里,它們會隨著樹葉飄落到我們身上;在超市里,它們會附著在我們的鞋子上。”
微生物學家指出,人類與微生物共生是一門新興科學,并具有極其重大的意義。因為人類不是一個個獨立的個體,而是由各種有機體構成的生態群落,我們的身體并不只是為其他生物體提供了一個可以共生的棲息地,我們也和其他生物體一起,組成一個整體,共同經營著一個不斷進化演變的人類和微生物聚集地。
人體微生物的個性化因素使人類與微生物關系的研究變得相當復雜,但同時,也給我們帶來了極大的機遇。在未來,醫生或許可以根據每個人體內特定的微生物生態環境來制定出有針對性的治療方案。屆時,人體的微生物生態就如一份份遺傳基因檔案,成為每個人的天然識別標簽。
如今,環境微生物學家使用新的研究手段,開始涉足一些之前未曾涉足的領域,如可能存在生命的一些極端環境——酸性湖泊、深海熱液口、凍土地帶等,以及人類和其他生物體共生的環境生態。隨著這些研究項目的推出,醫學研究和環境微生物學領域已經漸漸開始融合。
目前,研究人員面臨的巨大挑戰就是區分哪些微生物是與我們共同進化的,哪些只是我們身體中的匆匆過客。現在,醫療微生物學和環境微生物學之間的界限正日趨模糊。科學家認識到,人體就是這些微生物群落的生存環境,它們被迫適應了我們的飲食習慣和生活方式;反過來也成為我們生存環境的一部分,我們的身體也在適應它們。此外,隨著人類和微生物之間相互關系日趨緊密,宿主和寄生生物體之間的區別和界限也顯得越來越不那么重要了。
“馴化”微生物
北卡羅琳娜大學的生物學家羅波·丹尼于1430年,分派志愿者在美國各州進行了試驗,要求他們住進不同材質的微生物住宅,其中包括帶有木制門窗的住宅。
丹尼對3.7萬種“駐扎”在門框表層和4.6萬位于里層的微生物進行化驗分析后驚訝地說:“世界上任何一個地方都不曾發現如此多的菌類!”研究人員難以掩飾自己的驚奇。總之,在我們的房子里,居住著大概10萬種微生物,其中大多數都有待進一步研究。
人對微生物的認識還有待發展,但這并不是由于研究者不敬業,而只是因為長期以來研究人員沒有合適的工具來研究這些復雜的微生物群體,他們只能研究試管中培養的泛泛概念上的“微生物群體”。但他們在實驗室里,發現了霍亂、白喉和破風桿菌的微生物病原體。也發現了很多對人類有益的微生物,例如,可以用在酸奶、奶酪和酸凝乳制作中的乳酸菌。
微生物與人類生活息息相關。有很多食品、工業品和藥品是依賴于微生物制造的,如醬油、醋、奶酪、蘑菇、皮革、石化、抗生素、疫苗、生態農藥等。微生物在礦產探測與開采、廢物處理、水凈化等領域也發揮著十分重要的作用。若沒有微生物,眾多生物就失去了必需的營養來源,植物的纖維質殘體就無法分解而無限堆積,就沒有自然界當前的繁榮與秩序或人類的產生與延續。微生物與人類健康密切相關。多數微生物對人體是無害的。實際上,人體皮膚和腸道內生活著很多正常、有益的菌群。它們占據這些表面并產生天然的抗生素,抑制有害菌的著落與生長;它們也協助吸收或親自制造一些人體必需的營養物質,如維生素和氨基酸。這些菌群的失調可能導致感染或營養缺失。
研究人員指出,盡管微生物可能會導致疾病或引起過敏,但我們家中的絕大多數微生物是對健康無害的,人們不必過度擔心,盡管它們無處不在,但我們和它們可以相安無事。
美國俄勒岡大學有一項新技術:生物學家和建筑規劃的專家們首次聯手,研究微生物和人類在封閉空間的相互作用機制。“就此,目前我們還知之甚少。我們必須找到最關鍵問題的答案,”俄勒岡大學的研究者坦言道,“在不同的通風條件下,它們在房間里遍及的范圍是怎樣的?在不同材質,如木材或塑料上,微生物存活的幾率有什么不同?光照和空氣濕度對微生物數量有什么影響?為了營造健康的生活環境,我們究竟該如何與它們相處?”
研究人員認為,家中擁有這些看不見的微生物是有好處的。也許不應該將它們都趕出去,而是請那些好的微生物進來。人們常常認為我們家中所有的微生物都是對健康不利的,這是一種普遍的錯誤看法。很多微生物其實對健康都是沒有影響的,而有些微生物對健康甚至是有利的。
有研究表明,從小在野生環境中長大的孩子會接觸到很多有益的微生物,因此在他們身上發生過敏的概率較小。例如,以農耕著稱的巴伐利亞民族的孩子,與住在發達城市郊區的歐洲孩子相比,患哮喘的概率要少近50%。而且這種對比差距會一直持續到他們成年。這是因為前者體內的微生物促使了一種免疫系統的形成。
建筑設計,如地理布局、建筑材料、居住和通風等,是關乎調節微生物群的重要方面。隨著越來越多的微生物被鑒定出來,我們建筑師、工程師和一般民眾就需要考慮如何使室內微生物被“馴化”。室內空氣質量通常不如室外,所以通風設備就很有用。然而,對于室外空氣質量不好的城市,增加通風可能會導致我們暴露在不健康的室外污染物中。
從另一個角度出發,我們都知道人體免疫力的降低和食物營養不均衡、化學污染、隨意服藥、生活習慣不良、壓力太大、運動不足等有關,但新的研究發現,這可能和過度清潔也有關系。
以前,大多數人和眾多細菌等微生物以及寄生蟲共生在一起,但是隨著生活環境的改善,“清潔愿望”也變得越來越強,體內的共生細菌和寄生蟲也被清除出體外。有些專家就認為,就是因為將細菌統統排出體外,才導致了人們發生過敏性疾病。也就是說,只有和細菌、寄生蟲等生活在一起,才能保持我們的免疫力。
在忙碌的生活工作中,我們平時可能沒有條件接觸更多的野生環境,但我們可以通過將自己暴露給動物來強化我們的免疫系統,尤其是貓和狗。它們除了會帶有自身的微生物,還可以從室外帶來常見的細菌和真菌,進一步改善室內微生物的多樣性。這些微生物被關在密閉的空間內,如家中或辦公樓內,很容易被吸入或吞入,在這些地方,我們每天會吸入幾加侖的空氣,有時還會咽下地板上的灰塵。
雖然這個領域還處在萌芽期,也沒有一種普適的方法來改善家中的微生物種群,比如不是所有人都應該去領養一只狗,但是我們仍然可以努力發現有效的新方法來解決這些問題。
此外,我們可以通過適當在人體內培養和“馴化”有益菌來改變周圍的微生物環境。有益菌一般是指在人體腸胃中生長的、對人體健康起到正面作用的細菌或真菌。實驗證明,在人的腸道里保持較多數量的有益菌群,將非常有利于維持身體健康,而且雙歧桿菌能延長人的壽命。適當補充有益菌對人體來說非常必要。在日常的飲食當中,我們可以多食用一些含乳酸菌的酸奶、奶酪等。如果口腔潰瘍、腹瀉、便秘等一些病癥較為嚴重,單靠食用一些酸奶、奶酪不能夠改善,我們不妨服用一些可以補充雙歧桿菌、乳桿菌和乳酸菌的食品。其實有益菌不僅能維持人體菌群的平衡,還能夠產生人體所必需的營養物質,抑制致病菌,這樣一來致病微生物就可以在無形之中被偷偷“馴化”。