第5章 微生物领域研究的新进展(2)

研究人员随机选择了30名不到6周大，并患有肠绞痛的婴儿，给一部分婴儿喂服一种名为鼠李糖乳杆菌（LGG）的益生菌，同时给另一部分婴儿喂服安慰剂。结果表明，服用了益生菌的婴儿因肠绞痛导致的哭闹明显减少。

此外，该研究还表明，益生菌对早产儿的肠绞痛也有效。94名孕期为32～36周的早产儿参与了该研究，研究人员跟踪研究这些早产儿至其年满一周岁。研究显示，服用益生菌或益生元的早产儿中，因肠绞痛而哭闹的仅有19%，而服用安慰剂的早产儿因肠绞痛引起的哭闹的比例则高达47%。

佩尔蒂说：“研究结果表明，我们所用的这种益生菌（LGG），有助于缓解婴儿因肠绞痛引起的哭闹。但目前来说，直接将益生菌用于治疗肠绞痛为时尚早。”

尽管医学界对婴儿肠绞痛的研究，已有50多年的历史，但肠绞痛的确切原因及长期后果仍不明确，也缺乏有效的治疗手段。图尔库大学这项研究的目的，是探讨肠道菌群的组成和婴儿肠绞痛之间的关联，有关成果为今后使用益生菌和益生元预防和治疗婴儿肠绞痛开辟了新前景。

（4）发现肠道菌群的组成不只由饮食决定。2014年7月29日，美国得克萨斯大学奥斯丁分校丹尼尔·伯尼克领导的一个研究小组，在《自然·通讯》上发表研究成果显示，肠道菌群的组成，不仅仅取决于吃的东西，而是饮食与性别以及两者相互作用的结果。由此科学家建议，任何试图通过改变肠道菌群治疗胃肠道疾病的手段，应考虑加入“性别”这一因素。

肠道菌群即人体肠道的正常微生物，其中超过99%都是细菌。这些微生物群落特别的丰富且多样化，并且对宿主的发育、营养吸收和免疫功能都有促进作用。已知饮食会改变肠道菌群的组成，这意味着饮食治疗可能会缓解由微生物组成改变而导致的疾病。不过，饮食治疗的作用，是普遍的还是取决于宿主的基因型，这一点尚不清楚。

伯尼克研究小组，此次研究了性别和饮食在脊椎动物肠道菌群组成上的影响。他们分别使用了野生鱼类（棘鱼和河鲈）、人工养殖棘鱼、实验室小鼠和人类的数据。在每一个例子中，饮食对于雌性和雄性肠道菌群的影响都是不一样的。

尽管该结果背后的机理还需要被确认，但是研究人员认为，这可能和不同性别在激素或者免疫功能上的区别有关。他们同时提出，今后进行肠道菌群的研究，应考虑“性别”因素，任何试图通过改变肠道菌群治疗胃肠道疾病的医学手段，也应该考虑到患者的性别差异。

（5）研究发现母乳影响婴儿肠道菌群的发育。2015年5月11日，瑞典歌德堡大学弗莱德里克·伯克荷德领导的一个研究小组，在《细胞宿主与微生物》期刊上发表研究成果称，他们针对98个瑞典婴儿的排泄物样本分析发现，儿童肠道菌群的发育和生育方式之间存在联系。那些经由剖腹产出生的婴儿，肠道菌群明显少于顺产的婴儿。这项研究还发现，营养是婴儿肠道微生物发育的主要驱动因素，母乳喂养还是奶瓶喂养的决定尤为重要。

伯克荷德说：“我们的发现证明，停止母乳喂养，而非引进固体食物，是驱动成人样微生物群发展的主要因素。不过，生命初期改变微生物群落，对青春期和成人期健康和疾病的影响，尚不明确。”

这项新研究，支持了此前的研究结论：婴儿大部分肠道细菌，最初来源于母亲。研究人员还发现，虽然剖腹产出生的婴儿从母亲那里接收到的微生物较少，但他们仍能通过皮肤和口腔吸收微生物。

一旦细菌进入婴儿的肠道，菌群数量的变化就开始依赖儿童的饮食情况。研究人员认为，停止母乳喂养对微生物发育而言是一个重要时刻，原因是某些细菌类型以母乳提供的营养盐为食。一旦不再摄入母乳，其他在成年人体内更常见的细菌便开始出现。

6.人体细菌生理现象研究的新成果

（1）发现女性手上细菌种类多于男性。2008年11月3日，美国科罗拉多大学博尔德分校生态学和生物进化学部助教诺厄·菲勒、罗布·奈特等人组成的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》网络版上发表研究报告称，他们发现，与男性相比，女性手上细菌种类更多，而且每个人手上的细菌种类超过预期的想象。

研究小组从51名大学生的手上提取样本，运用聚合酶链反应技术，放大细菌脱氧核糖核酸（DNA），同时使用焦磷酸测序技术给基因物质排序。

研究人员共从102只手上，检测出分属4742类的33.2万个细菌。平均每名学生手上携带分属150种的3200个细菌。但是，在每只手上都能发现的细菌只有5种。不仅个体之间手上细菌种类差异大，同一个人左右手上的细菌种类也只有17%相同。对此，奈特说，让我们感到惊奇的不仅是个体间的差异，还有同一个体两只手之间的差异。

菲勒对发现的细菌种类和数目也感到惊讶。他说，让我们吃惊的结果之一，是发现女性手上细菌的种类多于男性。

研究人员表示，目前，尚无法确认女性手上细菌种类比男性多的原因，但菲勒猜测这也许与皮肤酸碱度有关。酸性环境不利于微生物多样性。奈特说，通常男性皮肤酸性高于女性。此外，差异可能与汗水和油脂腺分泌、涂抹保湿霜或化妆品、皮肤厚度，以及荷尔蒙分泌量有关。研究人员发现，在皮肤表层下无法清洗的部分，女性携带的细菌更多。

当被问及男性是否会因此在与女孩握手时犹豫，奈特答道，我认为，每个女孩情况都不同……人身上大部分细菌没有危害，也没有益处……病原菌只是其中很小一部分。

尽管研究人员强调日常勤洗手的重要性，但他们在研究报告中指出，洗手无法彻底消灭细菌。洗手后细菌群体能迅速复原，而洗手无法清除皮肤表面大部分菌群。虽然通常女性洗手次数多于男性，但还是女性手上细菌种类更多。研究人员随后挑选8个人在洗手后跟进测试，结果发现洗手后细菌群体需要时间恢复，但一些细菌喜欢干净的手。至于左右手上细菌的差异，菲勒猜测可能与外部环境有关。例如任意一只手碰到了油性、含盐分或者潮湿的环境表面。

考虑到不同国家居民有不同的用手习惯，研究人员希望在其他国家开展同类实验。

菲勒说，今后或许可以通过检测物品上的细菌，确认谁摸过这一物品。

（2）绘制成功人体细菌分布图。2009年11月，美国科罗拉多大学博尔德分校的一个研究小组，在《科学特快》杂志发表研究报告称，他们成功绘制出人体细菌群落分布图，为临床医学研究提供重要帮助。

研究小组对9名健康志愿者身上27个部位的细菌群落，进行长达3个月的深入观察分析。在3个月内，研究人员分别对每名志愿者做了4次细菌采样。采样工作一般在志愿者洗澡1～2小时后进行。

运用最新计算机技术及基因序列，研究人员绘制出了人体不同部位细菌分布的概况和轮廓。结果显示，不仅人与人之间菌群分布有别，同一个体不同部位菌群分布也不相同。此外，人体同一部位在不同时间菌群分布也有变化。

尽管如此，菌群分布还是呈现一定模式。人体腋窝及脚底菌群分布变化不大，研究人员推测可能是这两处潮湿避光环境所致。头部几个部位，如额头、鼻孔、耳朵及头发等部位主要由一种特殊类型的细菌占主导，躯体和四肢则由另一种不同菌群“霸占”。口腔菌群分布变化最小。

（3）发现人体细菌可能存在时差。2014年10月16日，以色列魏兹曼科学中心，免疫与微生物学家艾然·厄里奈夫领导的一个研究小组，在《细胞》杂志上发表论文称，根据一项对大鼠和少数人类志愿者的研究，他们发现，居住在消化道里的细菌，它们的生物钟与其寄主具有同步性。

地球上的生命都与自然界24小时的太阳光明暗循环有关，作为生物节律之一，昼夜规律对植物、动物甚至是细菌等微生物的生物功能都有影响。人类可以自行调节生物钟，但是也要为此付出代价：比如昼夜规律经常被时差、倒班等扰乱的人，更容易患糖尿病、肥胖症、心脏病，以及癌症。

过去几年来，科学家对肠道细菌的研究兴趣产生了一次大爆发，这些微生物，似乎对从免疫力到新陈代谢，再到个人情绪等每件事情上，都有影响。尽管很多因为生物钟紊乱而产生的疾病，都存在肠道微生物被扰乱的情况，但两者之间的精确联系目前尚未明确。厄里奈夫十分好奇，这些微生物的生物钟，是否是其中丢失的一块拼图？

为了证明这项理论，他的研究小组，在24小时昼夜生活规律的实验室大鼠排泄物样品中，提取一些微生物进行分析。样品在两个24小时的周期内，每隔6小时提取一次。60%的微生物由各种细菌组成，这些细菌，在白天和晚上，会在整体数量和相互之间的干扰等方面，上下波动。光线较暗的夜间，是大鼠最活跃的时候，这些细菌会忙着消化营养物，修复它们的DNA，并不断增长；而在光线较强的时候，微生物则变为“管家”，比如排毒、感知它们周围的化学物质，生长出鞭毛或“尾巴”帮助微生物运行。而那些丧失生物钟功能的大鼠肠道细菌，无论在数量还是活性上，均没有出现相同的波动，并对光线产生相应的应答。这表明，动物自身的生物钟，在一定程度上控制着体内寄生细菌的生物钟。那些取自生物钟功能丧失的大鼠体内的微生物，被植入正常昼夜光照条件下健康的大鼠体内后，一周内这些微生物的生物节律也恢复正常。

厄里奈夫表示，这些结论让很多人感到惊奇。此前的研究发现，很多细菌确实存在基于光线应答的昼夜节律现象，比如蓝藻就通过光合作用获取能量。但是肠道内的微生物所有时间都待在黑暗中，它们怎么分辨时间呢？在寄主与这些细菌之间一定存在某种传递信号。

7.细菌生理现象研究的其他新成果

（1）发现塑料垃圾成海洋细菌等微生物的避风港。2014年3月，在2014年的海洋科学会议上，与会者都是专门研究“塑料垃圾”问题的专家。这些垃圾，是指漂浮在海洋中的上百万吨的合成碎屑。美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所微生物学家特雷西·明瑟说：“这是由人类活动创造的新的生物栖息地。”

有研究显示，超过1000种海洋中的细菌和其他微生物，能够在塑料碎片中生存，而这些碎片通常还不及人类的手指甲大。明瑟说：“在中心海域，细菌等微生物一直在寻找一块‘容身之地’，且有一些栖息地要明显优于其他选择。”根据一项初步的遗传分析结果，弧菌类是其中的佼佼者，且大部分的弧菌能够发光。

实际情况也正是如此，在研究者夜间拖网打捞上来的塑料垃圾中，40%是发光的。此外，明瑟认为，这种发光的垃圾对鱼类，尤其是依靠光线觅食的鱼类吸引力极大。塑料垃圾对于鱼类来说是魔鬼，而对细菌等微生物来说却是天使——能使它们“逃离鱼口”。明瑟说：“微生物的基因，能使其以塑料垃圾为家，鱼类再想吞噬它们必须‘三思而行’。”

（2）首次发现生存于健康胎盘中的细菌。2014年5月22日，美国得克萨斯州休斯敦市贝勒医学院，产科医师凯悦斯娣·埃格德和她的合作者组成的一个研究小组，在《科学·转化医学》杂志上发表研究成果称，一直被认为处于无菌环境中的人类孕妇胎盘，其实是一个细菌群落的家，就像科学家在人体口腔中发现的细菌群落一样。这些微生物通常是非病原性的，但根据科学家的此项研究，其构成的变化可能是一些人们知之甚少的妊娠疾病的共同根源，例如早产，大约每10名孕妇便会诞下1名早产儿。

细菌群落是细菌、病毒与真菌等的总称。2012年，该研究小组发现，孕妇阴道中最丰富的细菌，与那些没有怀孕女性阴道中的细菌并不相同，但却无法普遍代表新生儿在其降生后第一周所排粪便中最常见的细菌。为了搞清这些微生物从何而来，研究人员决定对胎盘展开研究。

在这项新的研究中，研究人员采集了320名刚刚分娩的产妇的胎盘组织样本，并从这些组织中提取了脱氧核糖核酸（DNA），同时对其进行了测序。他们发现，胎盘中有大约300种微生物存在，不过水平较低，其中大多数微生物都发挥着重要作用，例如为发育中的胎儿代谢维生素。

宏基因组又称元基因组或生态基因组，是指与人类共生的全部微生物的基因总和。研究人员此次采用的鸟枪测序法，首先把整个基因组打乱，切成随机片段，然后测定每个小片段的序列，最终利用计算机对这些切片进行排序和组装，并确定它们在基因组中的正确位置。