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  • 我們只有10%是人類:認識主宰你健康與快樂的90%細菌


    8 四月 2016 三采文化

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    精神控制:腦袋和感覺也受腸道細菌控制?

    除了友誼,你身上的細菌甚至也有可能會影響你選擇對象。

    有一種中美洲的蝙蝠,兩隻翅膀上端各有一個缺口,就在肩膀旁邊。這些不是傷口,而是一個小囊袋,這也是它們英文名字(sac-winged bats)的由來,中文稱作鞘尾蝙蝠。雄的鞘尾蝙蝠會在囊袋裡裝滿分泌物,如尿液、唾液甚至是精液。牠們會小心翼翼地對待這包「愛的藥水」,每天下午都會將囊袋清理乾淨,重新填入新的液體,使其維持牠們想要的氣味。接著,等時機對了,雄性蝙蝠會在一群倒掛的雌性蝙蝠面前盤旋,輕輕拍翅散播,讓風將這液體散發出來的芳香吹向牠們。如同你所預期的,這麼做是為了引誘雌性蝙蝠。

    這完美的液體是由適合的細菌所調配的,每隻雄鞘尾蝙蝠的囊袋裡都會有一或兩種菌株,顯然是從雄性蝙蝠身上的二十五種細菌「精心挑選」出來的。這些細菌從囊袋中的尿液、唾液及精液獲得養分,釋放出猛烈的性費洛蒙混合物,說服雌鞘尾蝙蝠與它們交配。

    特殊的費洛蒙對動物來說相當重要,不論牠是否有囊袋調製「愛的藥水」。果蠅,牠們的身體只較針頭稍微大一些,但說到交配,牠們可是特別難取悅。二十五年前,演化生物學家迪安娜.陶德(Diane Dodd)做了一個實驗,將同一個物種分開飼養,看能否藉由不同的飼養方式改變牠們的能力,使牠們轉變成兩個不同的物種。她將果蠅分成兩組,並且用兩種不同的食物餵食――麥芽糖及澱粉類食物――就這樣培養了二十五個世代。當她再將這些果蠅放在一起,發現兩組不同的果蠅不會互相交配,「澱粉組」會和「澱粉組」的果蠅交配,而「麥芽糖組」則會和「麥芽糖組」的果蠅交配,而且不會搞混。

    當時人們並不清楚原因,然而到了二○一○年,臺拉維夫大學的吉爾.夏隆(Gil Sharon)對那次實驗的結果有了新的想法。他重做了一次陶德的實驗,並且得到了相同的結果――A組果蠅拒絕和B組果蠅交配――而這次他只培養了三個世代。為什麼會有這種喜好上的改變?夏隆猜測那些不同的食物不止改變了果蠅腸道的微生物群系,也改變了牠們性荷爾蒙的氣味。接著,夏隆使用抗生素殺死了果蠅體內的微生物群系,那些果蠅果然不再挑選交配的對象。沒有微生物群系,果蠅無法製造出特殊的氣味。若是重新注入兩組不同果蠅身上的微生物群系,甚至會讓它們恢復原本挑剔的行為。

    在你抗議將果蠅的實驗結果套用到人類身上是過度推斷之前,我先來說明事情的來龍去脈。果蠅的微生物群系――事實上是單一菌種:胚芽乳酸桿菌(Lactobacillus plantarum)――顯然改變了覆蓋在牠們身體外層的化學物質,一層性費洛蒙。人類也會受性費洛蒙影響。有一個著名的實驗,研究人員讓瑞士伯恩大學的女同學選擇男同學睡覺時穿過的T恤,依照喜好排出順序,結果女生挑出來的最喜歡的男生,往往有著與自己反差最大的免疫系統。這個理論說明女性藉由選擇與自己相異的基因組合,提供後代一個能夠應付雙倍挑戰的免疫系統。也就是說,女孩可以透過嗅覺審查男孩的基因組,替孩子尋找最合適的父親。

    男同學在T恤上留下的氣味,正是由皮膚上的微生物群系產生。這些居住在腋下的微生物將汗水轉換成味道,讓它四處飄散,不論這味道是好聞或難聞。腋下及鼠蹊部的汗水,以及那裡可能生長的毛髮,的確不太像是人體冷卻系統的一部份,反而比較像是鞘尾蝙蝠翅膀上的香水袋,調製出每個人獨特的味道。若依照小鼠實驗的經驗來判斷,男學生皮膚上主要微生物群系至少有一部分是來自他基因的結果,包含決定他擁有的免疫系統的基因。儘管女同學不知情,她們仍可以利用微生物群系傳遞的訊息,找到對自己最有利的基因組合。

    在T恤實驗中,有服用避孕藥的女同學所選中的,幾乎都是和自己有相似免疫系統的男性。避孕藥中賀爾蒙顯然徹底反轉了她們下意識的巨大力量,更別提除臭劑及抗生素會帶來什麼樣的毀滅性影響。

    如果受微生物影響的性費洛蒙是挑選交配對象的第一步,我們可以考量將親吻作為下一個評估項目。親吻看起來像是人類獨有的行為,也可以說是文化的現象,藉由這個動作來表現佔有欲,甚至像他人宣示主權,但是以一種較溫和的表現方式。事實上,我們並不是唯一會接吻的動物,黑猩猩等靈長類動物,甚至很多其他動物也會,這讓我們可以從生物學的觀點來討論親吻的目的。

    接吻,可以看作為了建立關係而交換唾液及細菌,尤其是與某個非親屬的人嘴對嘴,進行舌頭上的接觸。這看起來似乎是一種高風險行為,天曉得他可能會有什麼病。但或許這才是重點,在你可能讓自己以及未來的孩子受到那些細菌攻擊之前,先打探父親候選人身上帶有哪些細菌。不只如此,親吻也可以帶給你對方身上的細菌樣本,藉此嚐一口對方的基因及免疫力。透過親吻,我們也在決定是否要信任眼前這個人,不論是基於情感還是生物學。

    細菌大戰:抗生素的濫用

    正確的洗手方式――用普通不含抗菌成分的肥皂,在溫水下搓洗十五秒――仍然是非常重要的,它是維護公共衛生唯一的依靠,並且對降低感染傳播有顯著效果,別是腸胃疾病。但是除了洗掉你從環境中接觸到的「暫時寄生」細菌,洗手也會擾亂你手上的細菌群系。不同種類的細菌有不同的能力,有的可以抵抗沖洗,有的可以在洗手後快速復原。舉例來說,葡萄球菌屬和鏈球菌屬的細菌在沖洗之後會立刻形成一個更大的細菌社群,只有在多次洗手後,才會逐漸失去優勢。

    我認為這很有趣,因為它會導致強迫症,屬於焦慮症的一種表現。患者會覺得自己被細菌汙染,以至於發展出對清潔的「迷戀」以及洗手的「強迫行為」。這種奇怪且終生無法治癒的病症很難明確界定,成因眾說紛紜,其中有一組線索將矛頭指向細菌。

    第一次世界大戰接近尾聲時,歐洲開始流行一種神祕的疾病。一九一八年冬天,這種疾病傳到了美國,隔年傳到加拿大。幾年後,它橫掃全球,包括印度、俄國、澳洲及南非。這個流傳了整整十年的流行病叫作流行性腦炎(encephalitis lethargica),它的症狀包含嚴重昏睡、頭痛和動作不受控制,有一點像帕金森氏症。這種疾病貌似精神疾病,許多病患會變得精神錯亂、憂鬱或性慾亢進,百分之二十至四十的患者會死亡。

    許多戰勝流行性腦炎活下來的人並沒有完全康復;成千上萬的人仍有強迫症。這個罕見的行為疾病就像傳染病一般突然出現,醫生們激烈爭論,究竟這種病是心理疾病(佛洛伊德學說),還是由「器官」引起?一直到七十年後,人們才發現這種病的起因。

    在二十一世紀初,兩名英國神經學家,安德魯.丘奇(Andrew Church)博士和羅素.戴爾(Russell Dale)博士,對於流行性腦炎的起因很感興趣,他們發現某些病人的症狀跟這個奇怪的疾病很相似。這件事在醫療界傳開,其他同事紛紛將相似的病例交付給戴爾,直到他有了二十名病患,這些人都曾被診斷出患有一種早在十幾年前就被認為已經消失的疾病。他和丘奇開始比對病患的症狀,希望能找到線索或治療的方法。他們很幸運地找到了一個共通點:許多病患在病重時,都有喉嚨疼痛的症狀。

    美國人知道喉嚨疼痛經常是由鏈球菌的成員所引起,他們常稱之為「鏈球菌性喉炎」。丘奇和戴爾認為這種細菌可能是關鍵,在替病患做檢查時果真發現這二十名人都被鏈球菌感染了。幾週之後,這些發炎症狀沒有消失,反而引發了自體免疫反應,使免疫細胞攻擊一組稱作基底核(basal ganglia)的大腦細胞,結果,原本只是呼吸道的感染變成精神疾病。

    基底核與「動作選擇」有關――大腦的這部分幫助我們從所有可能的動作中,選定我們應該執行的動作。基底核似乎有辦法從潛意識得知哪種動作會帶給我們好處――你應該要留下還是離開?你應該剎車還是加速?你應該伸手去拿茶杯嗎?還是抓抓發癢的頭皮?你執行過的動作越多,你大腦裡的基底核在做選擇時就有越多資訊可參考。例如玩撲克牌時,要跟還是不跟,取決於你手上有什麼牌、發牌者有什麼牌,以及你心中估計牌堆中剩下什麼牌。你練習得越多,你的基底核就會被調整得越準確,即使你的意識並不是這麼想的。如果這些大腦細胞被攻擊,動作選擇就會出差錯。你該跟還是不跟?跟?不跟?還是跟比較好?你有可能因為遲疑不決而抽蓄,應該自動跟隨大腦指令的肌肉似乎得到太多個指令,無法做出流暢的決定,以至於產生類似帕金森氏症的震顫。

    日常生活中的習慣也會受強迫行為所擾――重複開關電源、鎖門、洗手。關於瘋狂洗手的強迫症患者,有一個有趣的猜測。我在前幾頁中提到,有些細菌群體會在洗手後變得更多,或許是因為少了較脆弱的其他對手,讓它們可以蓬勃發展――鏈球菌就是這種細菌。雖然還不確定,或許就是在我們洗完手後,這些趁虛而入的病原體在手上及腸道中掙得了地盤、建立了基礎,透過大腦基底核的強制執行習慣,說服寄主繼續洗手。

    從呼吸地一口氣開始:來自母親的細菌

    在大自然中,動物從母親身上得到微生物群落是很正常的一件事,即使在非哺乳類動物的身上也很常見。[……]不論用什麼方式,幾乎每種動物都會想辦法將一群有益的微生物傳遞給後代,來幫助牠們生存。這項行為是如此普遍,足以說明生命與微生物共生在演化上的好處。如果以細菌覆卵或以糞便覆卵的行為是一個通則,牠們就必須演化成這樣,以提高個體的存活率及繁衍能力。那我們人類呢?很明顯地,我們身體中的微生物群落對我們有益,但要如何確定我們的孩子也能成功接收我們的細菌,並培養出對他們自己有益的微生物群落?

    在嬰兒剛出生的前幾個小時,若以細胞數量來看的話,他會從「人類」變成「細菌」。嬰兒在子宮內受到溫暖羊水的保護,與外界的細菌隔絕,包含母體的細菌。一旦羊水破了,細菌便會開始轉移到嬰兒身上。在出生的這段過程中,嬰兒會遭受細菌的連環攻擊。事實上,「連環攻擊」這個描述不夠貼切,因為這些細菌並不是敵人,而是朋友。原本幾乎無菌的新生兒通過媽媽的陰道,身上包覆著媽媽的細菌,是出生的必經過程。

    當嬰兒出生後,會從媽媽的陰道口附近得到另一群微生物。聽起來很噁心,但你大概也聽說過,小無尾熊剛出生時會吃媽媽的糞便不是什麼稀奇的事。在人類分娩及生產時,收縮誘導激素和嬰兒往前推擠造成的壓力會促使大部分的婦女排便。嬰兒出生時通常都是頭先出來,並且面向母親的屁股,在等待下一次收縮時,他們的頭和嘴會剛好停在一個「重要位置」一段時間。不管你是否本能上對此感到厭惡,這對嬰兒來說都是一個好的開始。生產完之後,母親給孩子的第一套新衣服,就是陰道中和糞便中的細菌。

    這是嬰兒「適應」外面世界的第一步。也就是說,或許肛門與陰道距離這麼近不是沒有原因的,而引發子宮收縮的賀爾蒙對直腸蠕動也有一樣的效果。人體構造演化至現今的模樣,或許就是因為對我們的下一代有利,至少沒有帶來任何傷害。這些微生物的基因和你母親的基因早已和諧運作多時,接受這份禮物,可以給你一個好的開始。

    嬰兒腸道中的細菌,母親的陰道、糞便及皮膚上的細菌,以及父親皮膚上的細菌,比較這三份樣本,母親陰道與嬰兒腸道的菌株最為相似,其中以乳酸桿菌屬(Lactobacillus)及普雷沃氏菌屬(Prevotella)最為常見。這些陰道中的細菌只有一小群――比起母親腸道中的細菌少很多――但在新生兒的消化道內扮演著醫生的角色。只要有乳酸桿菌出現的地方,就不會有病原體和困難梭狀芽孢桿菌(C. diff)、綠膿桿菌(Pseudomonas)、鏈球菌(Streptococcus)。這些壞菌找不到立足點,因為乳酸桿菌(Lactobacilli)會將它們擠出去。它們是乳酸菌中的一種,包含會將牛奶轉變成優格的那種細菌。乳酸菌(優格酸味的來源)不只會對其他細菌製造一個充滿敵意的環境,也會產生一種抗菌素,稱作細菌素。這種化學物質可以殺死與它們競爭的病原體,以保衛它們在新生兒腸道中的地盤。

    但是,為什麼嬰兒腸道中的細菌,是跟母親產道而非腸道中的細菌相似呢?如果腸道細菌幫助我們消化食物,不是更適合嗎?除了醫生,許多婦女也意識到乳酸菌在陰道中生長旺盛――從前就有用優格治療念珠菌陰道炎(一種酵母菌感染)的家庭療法。這些乳酸菌常被認為是保護陰道免於感染,雖然它們將這項任務執行得很不錯,卻不是它們出現在那裡的原因。

    陰道的乳酸桿菌喜好分解牛奶,它們取走牛奶中的糖分(乳糖)轉化成乳酸,在過程中為自己生產能量。嬰兒也喝牛奶,他將乳糖轉換成兩種更簡單的分子,葡萄糖和半乳糖,從小腸吸收進入血液中,為他提供能量。通過小腸而未被消化的乳糖不會被浪費,而會直接來到有乳酸桿存在的大腸,也就是嬰兒從產道經過時獲得的乳酸桿菌。由此可見,乳酸桿菌在那裡不是為了保護母親的陰道,而是要進入新生兒的身體。說陰道被乳酸桿菌永久佔領有點誇大其詞了,但陰道的功能就是生產,陰道是嬰兒的起跑線,所以它演化成一個提供生命賽跑最好的開始的地方。

     

    本文授權自三采/ 艾蘭納.柯琳 《我們只有10%是人類:認識主宰你健康與快樂的90%細菌

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    作者:艾蘭納.柯琳
    出版社:三采

    圖片來源:pixabay

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