本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
似乎每天都有关于我们身体上、体内和房屋周围微生物生命的新发现被揭示。在撰写有关此类研究的文章时,往往会就什么是与不是,以及我们应该如何生活和应该做什么,做出全面的结论。但事实是,这些新研究是科学向一片黑暗深渊迈出的一大步的一部分。我们所发出的光芒正在揭示宝藏和发现,但没有人有足够大的镜头来看到全貌,至少目前还没有。诱惑是在每个新发现的地点驻足,并尝试预测下一步会发生什么。我在这里要做一些不同的事情。我将尝试预测的不是下一个发现,而是未来十年。十年后你可以回来看看我是否在胡说八道。我很可能是在胡说八道,但如果一个博客不能进行一点推测,那还有什么乐趣呢?值得一提的是,这些疯狂的想法很大程度上来自于推断我们对非人类物种生态学的普遍了解,并将其应用于人类和我们周围的微生物。换句话说,如果人类遵守过去五十年生态学揭示的生态规律,那么就会发现……
图片 1. 诺查丹玛斯画像,由他的儿子凯撒所绘(有传言称,诺查丹玛斯曾预言凯撒会是个女孩)
1-许多疾病是由于您的皮肤、鼻子或肠道中缺乏多样化的有益细菌造成的。拥有高度多样化的有益细菌有多种好处。它们通过与您的免疫系统相互作用来保护您,同时也通过积极地与新来的物种作战来保护您。
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2-抗菌湿巾、肥皂、牙膏、内裤和其他抗菌化合物,特别是含有三氯生的那些,更有可能让您生病而不是变得健康。十年后,人们将开始质疑我们怎么会考虑使用它们。
3-洗手的好处(尚未被理解)是由于用肥皂和水洗手能够有选择地杀死刚刚出现的病原体,而不是更好地建立起来的有益细菌。由于医生和护士比大多数人更频繁地洗手,他们的手上物种较少,但如果医生或护士停止洗手,则更容易受到有害物种的入侵。
4-接触多样化的细菌是有益的,可以减少过敏和自身免疫性疾病,但弄清楚哪些细菌重要是很困难的,并且取决于人类基因型(您拥有的基因)。现在是这样,但在未来会显得更加真实。
5-在不完全了解哪些细菌是必要的情况下,公司开发出含有易于生长(且无危险)细菌的喷雾剂,您可以在房屋周围喷洒。其中一些喷雾剂是有益的。有些则不是。它们的价格都高于应有的水平,并且监管不力。公司还将开发一种设备来测量您家中细菌的多样性,当您的家(不可避免地)未能达到足够的多样性时,同一家公司将向您出售“多样化的微生物群”喷雾剂。
图片 2. 艺术家卡利奥皮·莫诺伊奥斯(也是《大众科学》Symbiartic 博客的合著者)想知道,有一天我们是否会在超市清洁产品通道的货架上找到细菌湿巾。
6-证明您皮肤和肠道中的有益微生物主要由一组与人类具有密切和特定共同进化关系的个体谱系组成。不同的人群拥有这些主要物种的不同谱系,其中一些更有益,而另一些则较少。其他谱系的好处取决于具体情况。
7-人体具有许多特征,会影响我们身体不同部位微生物的特定谱系。阑尾充当有益物种的储备库。胃的酸度有助于过滤掉许多病原体。鼻子和耳朵都对生活在其中的物种产生强烈影响。腋窝被证明是与健康和福祉以及人类之间个体身份或配偶质量信号相关的重要器官。在腋窝中,许多细菌通过专门的分泌腺以高密度被喂养。
8-至少发现了三种关于细菌与人类之间关系的、今天完全不可思议(且看似荒谬)的事情。一旦被发现,它们就会变得司空见惯。
9-我们想象中完全没有生命的房屋中的几个地方,被证明拥有自房屋建造以来在这些栖息地中进化出的独特微生物物种。
10-微观物种正在对我们的行为施加比我们想象的更多的控制。人类之间行为的一些差异(除了弓形虫的影响外)是由对微观生物的不同暴露造成的。
以下是额外的五个作为奖励(因为一旦我开始就无法停止自己)
11-我们肺部常见的真菌实际上被证明具有一些益处,并且与肺部细菌发生复杂的相互作用。肺部真菌和细菌之间的平衡是脆弱的,很容易被破坏。
12-噬菌体被证明在调节身体细菌组成方面比人们意识到的更重要。
13-脚上过多的汗液部分是为了滋养过多的细菌,这些细菌有助于抵抗真菌。脚臭的人不太可能患上严重的足癣感染。
14-人类皮肤上一些非常常见的物种在几百年前并不常见。几百年前常见的某些物种,在不常洗澡的时候,现在已经完全从人类皮肤上消失了,除非在类似于现在发现体虱的异常条件下,例如在无家可归者收容所中。
15-我将这一点留给您对我们周围的细菌、噬菌体、病毒、真菌和原生生物的预测。您预测我们会在身体或房屋中发现关于生活在我们身上和周围的数万亿微生物细胞的什么?
在发现自己有点沉迷于思考未来之后,我还向我那些对微生物感兴趣的朋友(以及一个我不太喜欢的人)征求了他们对未来的看法,结果表明,总的来说,我的朋友们对未来的看法甚至比我更狂野(并且大多是乐观的)。
霍莉·比克:我预测我们对“微生物”健康的理解将扩展到包括我们当前研究方法忽略的重要物种的贡献,例如原生生物、微观蠕虫和节肢动物。我保证每个人都在喝和吃比他们可能认为的要多得多的微观蠕虫……即使是你的自来水也不是 100% 不含这些生物的。此外,我们知道人类微生物组中存在许多多细胞物种。但我们尚未完全描述这些微生物真核生物群落,并且对它们可能如何影响人类健康知之甚少。
纳什·特利:微生物引起宿主的表观遗传变化,使(宿主的)后代预先适应相同的微生物群落。
杰夫·利奇:我们很快就会发现我们对待老年人的方式将会改变。不久以前,所有人类都生活在裂变-聚变社会中——人们每天、每周来来往往,多代人住在一个营地里。无论您的年龄如何,您都会不断接触到您所在地区更大的元群落——来自植物、动物、土壤、水、血液、粪便、毛发等日常生活。今天,我们的老年人过度用药和孤立——与更大的元群落及其潜在的稳定健康多样性来源隔绝。
大卫·克罗尔:微生物组变异导致产生不同的次级代谢产物,其中一些具有免疫原性。
杰西卡·格林:看看杰西卡对益生菌方向盘的未来的看法:http://www.forbes.com/sites/bruceupbin/2013/03/01/yogurt-is-probiotic-why-not-your-steering-wheel/
马特·希普曼:我乐观地认为,在确定哪些物种或物种组合与特定健康问题相关方面将取得有意义的进展;例如,我们知道,多样化、稳健的肠道菌群有助于保护胃肠道免受新物种的入侵或现有物种的过度繁殖(例如,艰难梭菌)。但没有人知道哪些物种最重要,或者区分“健康”和“不健康”的人口阈值是多少。我希望十年后,我们将知道更多。
艾德·勇:一些江湖骗子会提供一种细菌“替代疗法”,这种疗法不起作用,并且至少在某些情况下会对某些人造成可怕的伤害。
珍·沃恩格林:我们将意识到肠道微生物组的变异是各种神秘疾病的根本原因。我们将有益的微生物喷洒到伤口上,以促进健康的免疫反应并加速伤口愈合。我们将抛弃百忧解等药物,并将致力于平衡微生物组以治愈抑郁症和其他精神疾病。生态学家和医学科学家之间的区别将变得模糊——甚至消失!我们将努力解决微生物组研究和治疗的伦理影响,包括一个突出的问题:“谁拥有你的粪便??” 意识到益生菌是认真的,我们将开始规范其含量和活性。
加迪·伯格曼:人们将真正厌倦食用在工业条件下饲养的动物的牛肉。其中一个原因是谷物喂养的牛会产生瘤胃酸中毒和生态失调,需要预防性和干预性抗生素才能存活。由于这种做法已被认为是细菌抗生素耐药性的一个促成因素,人们最终将采取更全面的健康方法,并停止补贴饲养场。
罗布·奈特:生物燃料将由复杂而稳健的微生物群落制成,而不是我们今天尝试使用的单培养物。建筑师将使用微生物特征模型来审计建筑物,就像他们目前对气流和电力使用特征所做的那样。我们将能够根据人们的微生物组而不是他们的人类基因组来预测哪些药物对哪些人有效,在某些情况下,我们将能够修改微生物组,以便特定药物对特定人有效。
诺亚·菲雷尔:我们的体味是微生物代谢产物的产物。一个人闻起来是好闻(或难闻)将取决于生活在其皮肤和皮肤毛孔中的微生物类型。公司将开发皮肤益生菌来改变体味。微生物“增强”将取代唇部/胸部/臀部增强,成为提高感知吸引力的新趋势。粪便移植将成为治疗疾病(真实或想象的)的“下一个大事件”。来自食用“纯净”饮食(无论这意味着什么)并且从未服用过抗生素的个体的粪便将在黑市上卖出高价。
科丽·莫罗:随着医学与进化和生态学之间的界限继续模糊,我们将从其他社会性物种中寻找关于如何在复杂社会中成功生活的线索。可以从社会性昆虫的长期进化历史及其与各种有益和有害微生物共生的成功经验中学到很多东西。使用蚂蚁和白蚁等自然系统,我们可以实时操纵和观察微生物如何在复杂的社会中传播,以获得关于我们应该如何设计我们的生活空间以及何时隔离病人的线索。我们可以从其他社会生物体中学到很多东西,这些生物体在进化(长期)和生态(短期)尺度上与各种内部和外部客人共存都非常成功。最后一个想法是,我们可能会发现家中存在昆虫实际上对于在我们的生活空间中播种有益(有时有害)微生物非常重要。我可以想象有一天我们会打电话给害虫防治公司,让他们在我们的家中添加昆虫,而不是在它们周围喷洒毒药!
杰克·吉尔伯特:我们都将拥有一个由复杂群落组成的生物反应器(正如罗布·奈特所说),它在我们的房屋中,但不仅仅用于为我们的汽车提供生物燃料。我们将使用这些复杂的关联来 (a) 发电,然后 (b) 将我们不使用的电力转化为我们卖回政府的产品。想象一下,如果我们通过将我们财产的一部分或我们房屋中的壁橱变成微生物燃料电池和电微生物醋酸发生器来缴纳税款,这将为地方政府创造收入。遍布全国的分布式化工厂!!!我还设想有一天当我们进入医院时,我们会得到一种微生物群落饮料,以增强我们的保护性肠道菌群,可能已经浸渍了 IgA。
注:这份名单中最后几位贡献想法的人能够看到最先出现的想法。有几个人指出,他们自己最喜欢的想法已经被采纳了(回想起来,我不应该让自己第一个发言,但我在写完这篇文章后才想到向社区征求意见),这意味着许多想法不是个人的咆哮,而是一些生物学家集体咆哮,他们正倾向于黑暗,并将他们的直觉触角伸得尽可能远,进行猜测。