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發(fā)生在4萬年前……

實驗的結果聽起來非常有意思，酶-海洋細菌-日本人-紫菜，當這些關鍵詞被串聯(lián)起來，有些東西變得清晰起來。雖然這種酶在人體內(nèi)存在的比例僅為5/13，看起來很低，但科學家目前只是在日本人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這種酶，北美人卻沒有?？茖W家們立即意識到4萬年前發(fā)生了什么事，讓我們一起來還原一下——

很久以前，剛剛抵達日本列島的人們，與其他大洲的人們并沒什么不同，只吃高等植物，Bacteroidesplebeius也像生活在人體腸道內(nèi)的其他微生物一樣，已經(jīng)擁有自己的基因序列，可以產(chǎn)生很多不同的消化酶來分解不同的食物，其中一些酶能夠分解人自身的酶無法消化的食物，從而讓人們得到更多的熱量和營養(yǎng)。那個時候，這些腸道細菌產(chǎn)生的酶中還不包括可以消化海苔的酶，因為消化海苔并不必要。但在4萬年前時，島上的海苔成了飲食的一部分——或許是因為自然災害糧食減產(chǎn)，或許是因為人多地少，或許僅僅就是為了嘗鮮，總之，人們開始吃紫菜之類的海苔。當然，那時的衛(wèi)生水平還達不到無菌消毒，于是，日本人吃紫菜時也不可避免地吃進了紫菜上的海洋微生物。紫菜里的多糖營養(yǎng)基慢慢對于腸道細菌產(chǎn)生了吸引力，為了消化這些多糖，腸道細菌和紫菜上的海洋微生物進行了一筆“交易”，海洋微生物把自己一部分酶基因給了腸子里的微生物，而腸道細菌從此也就攜帶了這種能分解海藻類的遺傳基因，并具備了消化紫菜獲取能量的能力。如此看來這是一場對人類和微生物都很劃算的非常公平的交易。但由于北美人當時沒有選擇紫菜作為自己飲食必需的一部分，當然海洋細菌也不會來“無私饋贈”。經(jīng)過長年累月的進化積累，成就了今天的狀況。

科學家們相信，當日本人開始吃魚、蝦和貝類等其他食物時，來自海洋的細菌也會不請自來，同時也會與腸道細菌交換遺傳基因片段。這些細菌在以后很長的時間中，通過多種方式逐漸成為了人類身體的一部分，幫助我們消化食物，攝入能量，發(fā)揮巨大的作用。

第二基因組

說到腸道微生物，那真是勞苦功高。

人體內(nèi)含有數(shù)以兆計的微生物，總重量大約有1.5千克，一般認為其總數(shù)至少是人體總細胞數(shù)的10倍。這些細菌大部分寄生在人的腸道中，據(jù)估計，在腸道內(nèi)大約存在1000種到1150種細菌，擁有330多萬個基因，而人類只擁有2.3萬多個基因，實在是相形見絀。在已發(fā)現(xiàn)的細菌基因中，研究人員只對其不足30%有過系統(tǒng)研究，另有40%基因雖然來自于已知細菌，但未經(jīng)過仔細研究，還有至少25%的基因研究人員從未見過。這一巨大的寶庫被稱為我們的第二基因組。

腸道微生物作用重大，其中之一就是提供人類基因組中所缺的消化酶。腸道微生物幫助人們消化糖分、生成氨基酸和維生素以及將食物中復雜的化合物轉(zhuǎn)化為人體所需物質(zhì)。比如，來自陸地植物的多糖，它在整個進化過程中一直是人類飲食構成的主要部分，而它就是在腸道中被類桿菌所具有的高度特異性的多糖水解酶分解的。

基因能夠在不同的細菌當中穿梭交換，幫助彼此相互產(chǎn)生耐藥性，也就是人們所說的橫向基因轉(zhuǎn)移?？茖W家曾假設過消化道細菌能從其他微生物中攫取基因，但一直還沒有特別顯著的實驗例證，而此次的發(fā)現(xiàn)可以被認為是第一次得到了明證——腸胃細菌從食物中獲取新的基因，并成功將其轉(zhuǎn)化為自身基因，從而幫助我們從食物當中提取更多的能量。

這既是細菌為了適應環(huán)境而進行的一種進化策略，同時，也是人類文化比如不同地域的飲食文化影響消化道細菌的一個例證。我們也可以假設，在人類歷史上，這種消化系統(tǒng)進化過程，也就是吃進的細菌可能已經(jīng)無數(shù)次地為腸道中微生物提供很有價值的實用基因資源，以幫助我們?nèi)祟愡m應新的環(huán)境和新的食物。