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有益的动物(科学好故事 - 与人类和动物共同进化的“有益微生物”)

微生物,珊瑚,细菌有益的动物(科学好故事 - 与人类和动物共同进化的“有益微生物”)

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

　　在此期间，壶菌病开始在这个种群中出现了。第二年，当弗里登堡回到山上的栖息地时，他只找到了120只黄腿山蛙。他将其中三分之二都单独浸泡在含有淡紫色詹氏杆菌的溶液中，剩下的三分之一没有处理，之后所有青蛙都被放了回去。

　　一年后，也就是2011年，当弗里登堡再次探访这些青蛙时，他发现只有接受过治疗的个体存活了下来。“我不会因此宣告胜利，‘我们赢了！我们做到了！’”他说，“我们仍然不知道这其中的确切机制。”

　　不过，弗里登堡依然保持着乐观态度。他指出，作为脊椎动物的重要类别，两栖动物已经有3.6亿年的演化历史，它们经历了四次大灭绝。这不是它们第一次感染病原真菌了，在漫长的历史中，微生物可能不止一次拯救过两栖动物。

　　共生微生物如何传递？

　　为了在进化过程中提高适应性，性状必须能在代际间传播。全基因组理论将微生物及其宿主视为单一的进化单元，对此持怀疑态度的人认为，微生物并不总是像传家宝一样代代相传。如果真的如此，那共生功能体真的能在进化过程中持续存在吗？

　　全基因组概念在推广过程中存在着某种模糊性。微生物可以提高宿主的适应性，甚至推动进化，对豌豆蚜的研究也表明了这一点：蚜虫对温暖环境的耐受能力取决于它们所具有的共生菌种类。

　　但这些关系必须得到证明，而不能仅仅是假设。微生物之间会相互竞争，而欺骗也是一种可行的生存策略——从一段关系中获取的比贡献的更多。必然有一些微生物会采取这种策略。因此，宿主和微生物之间，甚至是动物微生物群的成员之间的和谐关系，并不是一定的。仅仅因为一种微生物被发现附着在宿主上并不意味着它有助于宿主的健康；它可能过着寄生生活，也可能只是过客。当然，其他生物显然也是环境的重要组成部分，但扩展到全基因组的话就是一个巨大的飞跃，这意味着它们合在一起成为了选择的单元。

　　与此同时，全基因组观点的支持者试图证明微生物可以推动物种形成。在一项实验中，将果蝇分成两组，给每组果蝇喂食不同的食物——糖浆或糖——然后在几代后让两组果蝇混合。尽管基因上仍然有很高的相似度，但此时的果蝇只喜欢与之前分在一组的成员交配。它们是怎么知道这种区别的？当科学家用抗生素处理果蝇，即杀死它们体内的微生物时，果蝇就失去了这种偏好。因此，是果蝇的微生物群——而不是它们的基因——促使它们分化成不同的物种。

　　事实上，许多动物确实在代际间传播微生物。各种哺乳动物的幼崽，从大象到马，都会吞食父母的粪便，这种行为被称为“食粪”（coprophagy）。考拉母亲更进一步：它们会产生一种被称为“pap”的特殊粪便，供幼崽在断奶时食用，里面含有消化桉树叶所必需的微生物。

　　人类显然不是这样的食粪动物，但我们也会将微生物传给后代。婴儿在通过产道时，会从母亲那里得到含有微生物的团块。母乳喂养不仅能滋养了特定的微生物，如双歧杆菌，还能为婴儿提供更多的菌株。最近的一项研究发现，母亲在哺乳时能将家族独有的细菌菌株传递给婴儿；换言之，人类就像那些豌豆蚜虫一样，也能将独特的微生物传递给后代。

　　另一方面，人类也从环境中获取微生物。这两种不同获取方式的相对重要性尚不完全清楚。事实上，一些证据表明，暴露于环境中新的微生物可能有助于我们适应环境。

　　海草带来的好处：微生物学家发现日本人体内有一种遗传自祖先的独特微生物，使他们能够从海草中吸收更多的营养物质

　　几年前，微生物学家发现，日本人体内的微生物具有一种独特的分解海草的能力，而海草是这个岛国的常见食物。科学家提出，人体微生物的这种能力可能直接来自海草所携带的细菌（细菌之间可以直接交换DNA片段）。在这些能分解海草的细菌进入人体微生物群之后，它们是如何在微生物之间传播（水平传播），或者如何在母亲和子女之间传播（垂直传播）的，目前还不得而知。研究人员推测，消化海草的微生物提高了日本祖先的健康水平，使他们能够从食物中提取更多的营养。也就是说，日本人的祖先适应他们独特的岛屿饮食可能不是通过基因突变，而是通过微生物群的更新。

　　同样，大约11000年前，当人类第一次开始饮用驯养动物的奶时，绝大多数人在成年后还无法消化乳糖（常见于乳汁和乳制品的一种糖）。帮助我们消化乳糖的基因最终在饮用牛奶的人群中传播开来。但即使在今天，某些乳糖不耐比例较高的人群，包括一些非洲的牧民，也仍然经常饮用各种奶制品。一些科学家推测，微生物很可能为这些人群提供了帮助，要么在发酵——在食品处理中很常见——过程中对乳糖进行了预消化，要么直接在他们的肠道中定居了下来。

　　这个例子表明，像饮用奶制品这样的生活方式很可能是与人类肠道微生物的变化共同进化的，并由此成为可能。提到人体微生物群，我们一般想到的是肠道的微生物群，实际上，这些微生物存在于一个松散的网络中，影响范围能延伸到我们的身体之外。也许只有通过与海草或牛奶中的“外来”微生物群进行交换，我们的微生物群才获得了新的能力，人体才得以进化成现在的模样。

　　19世纪晚期，当科学家开始接受自然选择的概念时，细菌致病的理论刚开始出现。该理论认为是微生物而非“瘴气”导致了疾病和死亡，并且可以通过消灭令人讨厌的微生物来治愈疾病。这种时间上的巧合，以及微生物理论对古代人类灾难（如天花、肺结核等）的解释，导致当时的生物学家在很大程度上忽视了微生物对多细胞生物的帮助，后者对环境的适应和繁盛很大程度上要归功于微生物。

　　现在，新技术使科学家能对微生物群落展开更深入的研究，并充分表明“巨生物”从来都不是单独存在的。在这种背景下，全基因组的概念，以及“有益微生物流行”的出现，代表了在进化论将微生物明确纳入其中的尝试。作为地球上占据主导地位的生命形式，微生物对于人类的生存具有深远的意义。无论是保护野生动物，还是改善人类健康，对微生物的研究都将带来更有价值的应用。

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。

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