人類關鍵腸道微生物可能來自奶牛

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即使是嚴格的素食主義者也需要微生物的幫助來消化植物。盡管人類口腔、胃和腸道中的酶可以分解糖果和土豆中的簡單碳水化合物，但它們不能自行溶解植物細胞壁的關鍵成分纖維素。相反，人們依靠腸道中的細菌來完成這項工作。

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纖維素（左）和腸道細菌哈氏真桿菌。圖片來源：ITZIK-MIZRAHI

近日，一個研究小組在《科學》報道稱，數千年前，人類可能首次從奶牛或其他動物身上獲得了這些有益的微生物。然而，該研究小組得出結論，現在，這些微生物在一些人群中變得越來越稀少，尤其是在工業化國家人群中。

罪魁禍首可能是人類越來越沉迷于快餐和包裝食品。沒有參與這項研究的美國哈德遜醫學研究所微生物學家Samuel Forster說，食用高度加工的食品“似乎改變了這些細菌群落，而這些變化可能對我們的健康產生不利影響”。

幾年前，以色列本·古里安大學的微生物生態學家Itzik Mizrahi和Sarah Morais發現，一種名為cttA的基因不僅存在于奶牛腸道細菌中，也存在于人類腸道微生物中。人們經常依賴腸道細菌將膳食纖維分解為副產品，如短鏈脂肪酸，以保持人體免疫和心血管系統的運轉，并幫助新陳代謝。微生物學家深入研究人類腸道微生物組，即組織中細菌和其他細菌的混合物，發現了一種處理纖維素的細菌，但它缺乏cttA基因。

Morais、Mizrahi和同事想知道在人類腸道微生物中是否能發現其他奶牛的細菌基因。他們掃描了近5000個牛腸道微生物DNA樣本和92143個人類腸道微生物DNA樣本，最終確定了62個完整的人類和奶牛的微生物基因組進行分析。

研究小組報告稱，比較這些基因組中的纖維素體編碼基因時，他們發現了3種人類腸道微生物物種的纖維素體與奶牛細菌的纖維素體非常相似。Mizrahi認為，早期的農民可能在大約1萬年前馴化初期處理奶牛糞便時首次獲得了這些細菌。一旦進入人體，這些反芻動物的微生物就會適應新的環境，并變得多樣化。

為了更好地了解這段歷史，研究人員在墨西哥和美國西南部1000至2000年前的人類糞便，以及現代狩獵采集者和農村居民的糞便中尋找纖維素降解細菌。他們將所有這些數據與工業國家的人類微生物數據進行了比較。

研究表明，幾個世紀以來，在工業化社會的許多人身上，特定的纖維素降解細菌菌株已經減少甚至消失，很可能是因為那里的飲食往往含有較少的纖維素，而這些微生物需要纖維素才能茁壯成長。超過40%的古人類樣本中有這些細菌，五分之一的現代狩獵采集者和農村居民也有這些細菌。但研究小組報告稱，在丹麥、瑞典、美國和中國等地，只有不到二十分之一的人有這些細菌。研究人員說，如果沒有這些細菌，消化纖維素將非常困難。

比利時根特大學的微生物生態學家Tom Van de Wiele說：“歸根結底，工業化使我們的腸道似乎失去了巨大的微生物多樣性，剝奪了我們的飲食中的膳食纖維，使我們失去了幫助我們獲得更好腸道健康的微生物。”

然而，丹麥技術大學的生物化學家Bernard Paul Henrissat表示，未來還需要做更多工作來確定纖維素是否真的被人體腸道分解，如果是的話，是哪種細菌分解的。美國密歇根大學醫學院的微生物學家Eric Martens也質疑這些細菌是否與奶牛的工作方式相同。他指出，反芻動物需要很長時間才能分解生纖維素，在人類身上，這些細菌可能只是處理更易消化的纖維素。