03｜互惠：微生物如何在人体住下来？

你好，我是段云峰，欢迎来到《人体微生物组课》。上一讲我们已经知道，微生物组凭自己的本事，帮人类做了很多事情，提高了人类的生存优势，当得起“人类的进化伙伴”这个称号。一个新的问题出现了。一部分微生物是对人类有用的，它们在人体定居了下来。

但是，微生物也是生物，生物的本性就是繁殖，越繁殖越多，这样一来，日久天长，微生物跟人体必有一战。澳大利亚兔子的故事你一定听说过吧。原本澳大利亚没有兔子这个物种，有个英国人因为喜欢打猎，把 24 只兔子带到了澳大利亚。

结果因为没有天敌，兔子的数量迅速增加，给澳大利亚带来了巨大的生态灾难。人们不得已，只好对兔子开战。人体内的微生物，会向澳大利亚的兔子一样吗？这一讲我们就来面对这样一个问题，微生物是怎样与人体形成稳定的平衡的。我们就先化身一种微生物，进入人体，目标是定居成功，看看这一段移民旅程会经历怎么样的凶险。

病原菌的定居挑战

请你跟我一起想象个场景。假如你现在是个病原菌，想要进入人体并且成功留下来，你会怎么做呢？你是个有战术、有策略的病原菌，你一想，人体有免疫系统，一进去就到处捣乱，暴露了自己，那肯定立刻就被清除了。所以，你决定先伪装成不致病的状态，混进人体再说。

你的伪装状态果然骗过了免疫系统，保持着这个状态，你开始默默繁殖。等了一段时间之后，你繁殖到了足够多的数量，有了信心，觉得自己这么强大，肯定一击必中。你和你的伙伴打了暗号，相互通气：咱们今天晚上就发起进攻。

结果很不幸的，那天晚上，你们一起攻击人体时，免疫系统居然像早有准备一样，迅速出击，你们几乎全军覆没。这是怎么回事？咱们从头捋一遍。你的名字叫铜绿假单胞菌，经常出现在水管、洗手池这些地方，是经常感染人类的一类细菌。

为了提高感染的能力，你和同伴们有一套策略，可以彼此发出和感应信号分子，相互通气。通过信息传递，你们就能知道自己周围的伙伴有多少人，清楚种群整体的战斗力够不够，如果战斗力足够，你们就会再发信号，一起攻击。

但可惜的是，人体早就发现了你们的计划，它有一套信号破译机制，你和同伴们在相互传递信号的时候，已经被它知道了。当人体发现你们之间传递的信号分子太多太频繁，它就会预测到你们大概什么时候会发动攻击，让免疫系统提前做好准备。

对人体有害的微生物，大多都是这个下场。你回想了一下整场战役发现，想在人体定居，还是得对人体有好处才行。怎样算是有好处呢？这得看人体的需求。比如人体需要消化食物。

人是杂食性动物，吃的东西种类多，只看植物类的食物，像橙子、苹果、土豆、小麦胚芽，我们全都吃，但其实我们分解植物成分的能力并不好，需要微生物来帮忙转化更多种类的植物。

被人体选中的是一种叫“多形拟杆菌”的细菌，它的基因组编码了 260 多种分解植物的酶，是人类基因组编码数量的近三倍。这种微生物就像瑞士军刀一样，一把刀多种用途，只靠这一种微生物，就能分解大部分人类吃的植物。再比如，人体还需要必须维生素。

这些必须维生素人体不能合成，本来只能从食物当中获得。但现在研究发现，肠道微生物组可以产生 B 族和 K 族的维生素。维生素 B 在动物肝脏、牛奶、鸡蛋当中比较多，但只要肠道微生物组健康，就算你不太注意营养搭配，一般也很少缺维生素 B。

而维生素 K 族当中的维生素 K2，连食物中都没有。一般食物当中的富含的都是维生素 K1，在人体代谢成 K2 后才能被我们的利用，但微生物组可以直接产生 K2。不过我还得补充一下。其实还有一些微生物，并不是直接满足人体需求的，而是在微生物的小圈子，满足其他微生物的需求的。

比如说，有三种细菌（A 具核梭杆菌，B 中间普雷沃氏菌，C 牙龈卟啉单胞菌），它们在一起就会在我们牙齿上形成牙菌斑。咱们为了方便讲述，用“ABC”来叫它们。 A、B 两种菌的适应能力比较强，就算口腔环境偏酸性，它们也活得下来。而 C 菌的适应能力就很弱，酸性强一点就受不了了。

但 C 菌有很强的分解蛋白质的能力，能把口腔中的蛋白质分解成小分子的氨基酸，给其他两种菌提供食物。为了保护 C 菌这个“厨师”，A、B 两种菌就会尽量降低口腔环境的酸性程度，保证 C 菌能活下来。

你看，一个微生物进入人体，想要在这里定居，它要处理的是三方的关系：这个微生物自己、人体和其他微生物。对人体来说，有害的微生物基本就被清除了，有价值的才能被留下。也有一小撮微生物能在小圈子体现价值，通过跟其他微生物合作留在人体。

数量如何维持平衡

现在定居成功了，但如果你繁殖得太多，种群太大，超过了一定限度，不管你是有益还是有害，都会被人体反击。就像澳大利亚的兔子一样，几十只、几百只兔子没什么问题，但几千万、几亿只的兔子，那就是生态灾难了。人类一定会进行干预。

所以，微生物发展的规模能到多大，一定是有限制的。首先就会被人体限制。比如大肠杆菌是人体肠道内的一种共生微生物，但大肠杆菌一多，人就会得肠炎。所以人体必须限制大肠杆菌的数量。那怎么限制呢？微生物的繁殖需要铁离子，人体就会通过控制铁离子的数量，来控制大肠杆菌的数量。

发现大肠杆菌数量太多了，就少分给它们一些铁离子；发现它们数量太少了，就补充一些铁离子给它们。大肠杆菌数量多了我们会生病，这当然得限制。还有一些微生物，是纯粹的有益微生物，但人体同样不能任由它们的繁殖。

比如人体内的一种微生物叫拟杆菌，可以帮我们分解多糖，你看，这对我们是有益的。但这种菌的数量一多，其他微生物就没有生存空间了。人体内不止需要分解多糖，还需要有能分解蛋白质、能产生维生素的微生物。

所以，人体发现拟杆菌的数量超过限度，也会启动反馈机制，抑制它们的增长。

但在很多情况下，机体的限制是灾祸前的底线，更多的限制来自微生物彼此之间。比如在人口腔的微生态里，牙菌斑上有一种能导致龋齿的菌，叫变异链球菌。这种菌为了拿到更多的生存资源，会产生乳酸，抑制其他菌的生长。而牙菌斑上的另一种菌，血链球菌，最怕酸。但血链球菌也不会坐以待毙，它能产生抑菌作用的过氧化氢，对付变异链球菌。

其他的微生物在这个过程里不会光看热闹，还会选择阵营加入战斗。比如，牙菌斑中的寡发酵链球菌。它不仅不怕变异链球菌的乳酸，还能把乳酸转化成过氧化氢。也就是说，它选择和血链球菌同一阵营，共同产生过氧化氢，一起抵制变异链球菌。

所以，微生物定居之后能发展到多大的规模，也是个处理三方关系的问题。对每种微生物来说，机体和其他微生物都会对它有限制作用。

总结

总结一下这一讲的内容。在人体内生存的微生物，从种类上看，大体上都是对机体有价值的；从数量上看，微生物整体能够达成动态的均衡。我们体内的微生物组是今天的这个样子，是经过无数次处理三方关系，才能维持在一个稳态范围里。

思考题

有一些生物原本属于不同的物种，比如食蚁兽和穿山甲，蝙蝠和鸟类，但是它们肠道里的菌群非常相像。学习了这一讲的内容，你觉得这是为什么呢？欢迎留言告诉我。微生物在我们体内定居成功了，那它们到底能影响我们的哪些方面呢？下一讲，我先来说第一个方面，它们会影响我们的欲望。