本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
似乎每天都有關於我們身體上、體內和房屋周圍微生物生命的新發現被揭示。在撰寫有關此類研究的文章時,往往會就什麼是與不是,以及我們應該如何生活和應該做什麼,做出全面的結論。但事實是,這些新研究是科學向一片黑暗深淵邁出的一大步的一部分。我們所發出的光芒正在揭示寶藏和發現,但沒有人有足夠大的鏡頭來看到全貌,至少目前還沒有。誘惑是在每個新發現的地點駐足,並嘗試預測下一步會發生什麼。我在這裡要做一些不同的事情。我將嘗試預測的不是下一個發現,而是未來十年。十年後你可以回來看看我是否在胡說八道。我很可能是在胡說八道,但如果一個部落格不能進行一點推測,那還有什麼樂趣呢?值得一提的是,這些瘋狂的想法很大程度上來自於推斷我們對非人類物種生態學的普遍瞭解,並將其應用於人類和我們周圍的微生物。換句話說,如果人類遵守過去五十年生態學揭示的生態規律,那麼就會發現……
圖片 1. 諾查丹瑪斯畫像,由他的兒子凱撒所繪(有傳言稱,諾查丹瑪斯曾預言凱撒會是個女孩)
1-許多疾病是由於您的皮膚、鼻子或腸道中缺乏多樣化的有益細菌造成的。擁有高度多樣化的有益細菌有多種好處。它們透過與您的免疫系統相互作用來保護您,同時也透過積極地與新來的物種作戰來保護您。
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2-抗菌溼巾、肥皂、牙膏、內褲和其他抗菌化合物,特別是含有三氯生的那些,更有可能讓您生病而不是變得健康。十年後,人們將開始質疑我們怎麼會考慮使用它們。
3-洗手的好處(尚未被理解)是由於用肥皂和水洗手能夠有選擇地殺死剛剛出現的病原體,而不是更好地建立起來的有益細菌。由於醫生和護士比大多數人更頻繁地洗手,他們的手上物種較少,但如果醫生或護士停止洗手,則更容易受到有害物種的入侵。
4-接觸多樣化的細菌是有益的,可以減少過敏和自身免疫性疾病,但弄清楚哪些細菌重要是很困難的,並且取決於人類基因型(您擁有的基因)。現在是這樣,但在未來會顯得更加真實。
5-在不完全瞭解哪些細菌是必要的情況下,公司開發出含有易於生長(且無危險)細菌的噴霧劑,您可以在房屋周圍噴灑。其中一些噴霧劑是有益的。有些則不是。它們的價格都高於應有的水平,並且監管不力。公司還將開發一種裝置來測量您家中細菌的多樣性,當您的家(不可避免地)未能達到足夠的多樣性時,同一家公司將向您出售“多樣化的微生物群”噴霧劑。
圖片 2. 藝術家卡利奧皮·莫諾伊奧斯(也是《大眾科學》Symbiartic 部落格的合著者)想知道,有一天我們是否會在超市清潔產品通道的貨架上找到細菌溼巾。
6-證明您皮膚和腸道中的有益微生物主要由一組與人類具有密切和特定共同進化關係的個體譜系組成。不同的人群擁有這些主要物種的不同譜系,其中一些更有益,而另一些則較少。其他譜系的好處取決於具體情況。
7-人體具有許多特徵,會影響我們身體不同部位微生物的特定譜系。闌尾充當有益物種的儲備庫。胃的酸度有助於過濾掉許多病原體。鼻子和耳朵都對生活在其中的物種產生強烈影響。腋窩被證明是與健康和福祉以及人類之間個體身份或配偶質量訊號相關的重要器官。在腋窩中,許多細菌透過專門的分泌腺以高密度被餵養。
8-至少發現了三種關於細菌與人類之間關係的、今天完全不可思議(且看似荒謬)的事情。一旦被發現,它們就會變得司空見慣。
9-我們想象中完全沒有生命的房屋中的幾個地方,被證明擁有自房屋建造以來在這些棲息地中進化出的獨特微生物物種。
10-微觀物種正在對我們的行為施加比我們想象的更多的控制。人類之間行為的一些差異(除了弓形蟲的影響外)是由對微觀生物的不同暴露造成的。
以下是額外的五個作為獎勵(因為一旦我開始就無法停止自己)
11-我們肺部常見的真菌實際上被證明具有一些益處,並且與肺部細菌發生複雜的相互作用。肺部真菌和細菌之間的平衡是脆弱的,很容易被破壞。
12-噬菌體被證明在調節身體細菌組成方面比人們意識到的更重要。
13-腳上過多的汗液部分是為了滋養過多的細菌,這些細菌有助於抵抗真菌。腳臭的人不太可能患上嚴重的足癬感染。
14-人類皮膚上一些非常常見的物種在幾百年前並不常見。幾百年前常見的某些物種,在不常洗澡的時候,現在已經完全從人類皮膚上消失了,除非在類似於現在發現體蝨的異常條件下,例如在無家可歸者收容所中。
15-我將這一點留給您對我們周圍的細菌、噬菌體、病毒、真菌和原生生物的預測。您預測我們會在身體或房屋中發現關於生活在我們身上和周圍的數萬億微生物細胞的什麼?
在發現自己有點沉迷於思考未來之後,我還向我那些對微生物感興趣的朋友(以及一個我不太喜歡的人)徵求了他們對未來的看法,結果表明,總的來說,我的朋友們對未來的看法甚至比我更狂野(並且大多是樂觀的)。
霍莉·比克:我預測我們對“微生物”健康的理解將擴充套件到包括我們當前研究方法忽略的重要物種的貢獻,例如原生生物、微觀蠕蟲和節肢動物。我保證每個人都在喝和吃比他們可能認為的要多得多的微觀蠕蟲……即使是你的自來水也不是 100% 不含這些生物的。此外,我們知道人類微生物組中存在許多多細胞物種。但我們尚未完全描述這些微生物真核生物群落,並且對它們可能如何影響人類健康知之甚少。
納什·特利:微生物引起宿主的表觀遺傳變化,使(宿主的)後代預先適應相同的微生物群落。
傑夫·利奇:我們很快就會發現我們對待老年人的方式將會改變。不久以前,所有人類都生活在裂變-聚變社會中——人們每天、每週來來往往,多代人住在一個營地裡。無論您的年齡如何,您都會不斷接觸到您所在地區更大的元群落——來自植物、動物、土壤、水、血液、糞便、毛髮等日常生活。今天,我們的老年人過度用藥和孤立——與更大的元群落及其潛在的穩定健康多樣性來源隔絕。
大衛·克羅爾:微生物組變異導致產生不同的次級代謝產物,其中一些具有免疫原性。
傑西卡·格林:看看傑西卡對益生菌方向盤的未來的看法:http://www.forbes.com/sites/bruceupbin/2013/03/01/yogurt-is-probiotic-why-not-your-steering-wheel/
馬特·希普曼:我樂觀地認為,在確定哪些物種或物種組合與特定健康問題相關方面將取得有意義的進展;例如,我們知道,多樣化、穩健的腸道菌群有助於保護胃腸道免受新物種的入侵或現有物種的過度繁殖(例如,艱難梭菌)。但沒有人知道哪些物種最重要,或者區分“健康”和“不健康”的人口閾值是多少。我希望十年後,我們將知道更多。
艾德·勇:一些江湖騙子會提供一種細菌“替代療法”,這種療法不起作用,並且至少在某些情況下會對某些人造成可怕的傷害。
珍·沃恩格林:我們將意識到腸道微生物組的變異是各種神秘疾病的根本原因。我們將有益的微生物噴灑到傷口上,以促進健康的免疫反應並加速傷口癒合。我們將拋棄百憂解等藥物,並將致力於平衡微生物組以治癒抑鬱症和其他精神疾病。生態學家和醫學科學家之間的區別將變得模糊——甚至消失!我們將努力解決微生物組研究和治療的倫理影響,包括一個突出的問題:“誰擁有你的糞便??” 意識到益生菌是認真的,我們將開始規範其含量和活性。
加迪·伯格曼:人們將真正厭倦食用在工業條件下飼養的動物的牛肉。其中一個原因是穀物餵養的牛會產生瘤胃酸中毒和生態失調,需要預防性和干預性抗生素才能存活。由於這種做法已被認為是細菌抗生素耐藥性的一個促成因素,人們最終將採取更全面的健康方法,並停止補貼飼養場。
羅布·奈特:生物燃料將由複雜而穩健的微生物群落製成,而不是我們今天嘗試使用的單培養物。建築師將使用微生物特徵模型來審計建築物,就像他們目前對氣流和電力使用特徵所做的那樣。我們將能夠根據人們的微生物組而不是他們的人類基因組來預測哪些藥物對哪些人有效,在某些情況下,我們將能夠修改微生物組,以便特定藥物對特定人有效。
諾亞·菲雷爾:我們的體味是微生物代謝產物的產物。一個人聞起來是好聞(或難聞)將取決於生活在其皮膚和皮膚毛孔中的微生物型別。公司將開發皮膚益生菌來改變體味。微生物“增強”將取代唇部/胸部/臀部增強,成為提高感知吸引力的新趨勢。糞便移植將成為治療疾病(真實或想象的)的“下一個大事件”。來自食用“純淨”飲食(無論這意味著什麼)並且從未服用過抗生素的個體的糞便將在黑市上賣出高價。
科麗·莫羅:隨著醫學與進化和生態學之間的界限繼續模糊,我們將從其他社會性物種中尋找關於如何在複雜社會中成功生活的線索。可以從社會性昆蟲的長期進化歷史及其與各種有益和有害微生物共生的成功經驗中學到很多東西。使用螞蟻和白蟻等自然系統,我們可以即時操縱和觀察微生物如何在複雜的社會中傳播,以獲得關於我們應該如何設計我們的生活空間以及何時隔離病人的線索。我們可以從其他社會生物體中學到很多東西,這些生物體在進化(長期)和生態(短期)尺度上與各種內部和外部客人共存都非常成功。最後一個想法是,我們可能會發現家中存在昆蟲實際上對於在我們的生活空間中播種有益(有時有害)微生物非常重要。我可以想象有一天我們會打電話給害蟲防治公司,讓他們在我們的家中新增昆蟲,而不是在它們周圍噴灑毒藥!
傑克·吉爾伯特:我們都將擁有一個由複雜群落組成的生物反應器(正如羅布·奈特所說),它在我們的房屋中,但不僅僅用於為我們的汽車提供生物燃料。我們將使用這些複雜的關聯來 (a) 發電,然後 (b) 將我們不使用的電力轉化為我們賣回政府的產品。想象一下,如果我們透過將我們財產的一部分或我們房屋中的壁櫥變成微生物燃料電池和電微生物醋酸發生器來繳納稅款,這將為地方政府創造收入。遍佈全國的分散式化工廠!!!我還設想有一天當我們進入醫院時,我們會得到一種微生物群落飲料,以增強我們的保護性腸道菌群,可能已經浸漬了 IgA。
注:這份名單中最後幾位貢獻想法的人能夠看到最先出現的想法。有幾個人指出,他們自己最喜歡的想法已經被採納了(回想起來,我不應該讓自己第一個發言,但我在寫完這篇文章後才想到向社群徵求意見),這意味著許多想法不是個人的咆哮,而是一些生物學家集體咆哮,他們正傾向於黑暗,並將他們的直覺觸角伸得儘可能遠,進行猜測。