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如果你已为人父母，自然希望给予孩子的一切都是最好的。如果你是一个科学家，基于观测数据和统计分析，有时候你会对实验有非常具体的想法。而如果你像我一样，是一位研究体内微生物在婴儿出生前所扮演角色的科学家，你就会以不同寻常的方式，将这些想法付诸实践。
在我和妻子阿曼达热切期待我们的第一个孩子降生时，我们制订了一个非常详细的生育计划，这个计划是与一位临产助手共同完成的。但是孩子们，即使在出生前，都不怎么尊重生育计划。2011年11月2日，我也参与在内的人类微生物组项目编写团队，终于向主流科学杂志《自然》提交了阐述我们研究结果的两篇主要论文。这对我们来说是项长期战争，我和阿曼达为此付出了惨痛的代价。当天我们在家庆祝，由于阿曼达还怀着孕，因此我就代表我们两个喝了庆功酒——或者说代表我们3个人。当时距离我们女儿的预产期还有3个星期，尚有许多婴儿用品没有准备，不过这些都可以等到临产的早上再去买。
午夜时分，我们躺在床上准备睡觉的时候，阿曼达脸上突然露出了奇怪的表情。她起身站到地毯上，说：“我感觉羊水破了。”她拨通了医院的电话，医生让我们赶快去医院。我们急忙穿好衣服，跳上车，由阿曼达把车开到医院（因为我喝了酒），尽管我们家距医院只有2.5千米，但当时真是如坐针毡。产科医生证实，阿曼达的羊水确实破了，事实上，孩子就要出生了，比预产期提前了3周。我们说，好的，我们这就回去拿——连体衣、毛毯、奶瓶——那些我们需要却还没买全的婴儿用品。医生告诉我们，阿曼达要生完孩子才能离开医院。
这让我陷入了两难境地：虽然我觉得我迅速就醒了酒，但我还是不能开车。我叫了一辆出租车，但司机在找医院的途中居然迷路了（对出租车司机来说，我们所在的区不完全属于纽约市），开了一个小时也没到医院。因此，我跟司机说算了吧，我就自己带着所需的婴儿用品清单，在下雪天步行回了家。我把清单上所列的、已买的婴儿用品成功地装进了3个双肩包里，然后又步行回到医院。
一切都很顺利，至少看起来是这样的。但是在医院待了24小时之后，医生们却越来越担忧了。医生们告诉我们，我们的孩子有胎儿宫内窘迫现象。我们咨询了陪伴分娩的助产士，她觉得我们不要再期待顺产了，要依赖现代医学。我们的女儿是通过剖宫手术出生的，出生20分钟后我就抱着她了。但是今天的医学技术无法解决所有问题。当涉及宝宝微生物问题的时候，我们两个亲自动手，把阿曼达阴道内的微生物样本涂抹到了女儿身上。我们的孩子需要这些微生物。
当我们把这个故事告诉别人的时候，他们通常会提出3个问题。
问题一：为什么要告诉我们这个故事？这是因为我们正在练习什么时候把这个故事告诉女儿的舞伴。
问题二：你们到底是怎么做的？其实没有现成的办法，我们用无菌棉签（医用棉签）从阴道采集样本，然后把它们涂抹到女儿身体各处：皮肤、耳朵、嘴巴。如果是顺产的话，在她通过产道的时候，阴道里的微生物会自然而然地留在她的全身各处。
问题三：为什么你们认为这样做是一个好主意？这个问题提得很好，不过这需要花费一些时间来解释。
通过产道的时候，你从母亲那里获得了第一批微生物。而且有证据表明，甚至在你出生之前，母亲体内就为你准备好了微生物。在怀孕期间，几种特殊的乳酸菌
会成为女性阴道里的主要菌种。人类肠道微生物中高效微生物增多，它们可以从食物中吸收更多能量。遗憾的是，这些微生物很容易引起肠道炎症，尤其是在怀孕第9个月的时候，这种复杂的现象与其他问题联合作用，会引起腹泻和腹部绞痛。
我们怎么知道女人怀孕期间微生物会发生变化呢？排泄物和我们的小助手——实验室小白鼠——会给我们提供答案。由美国、芬兰和瑞典科学家组成的国际研究小组把从孕妇身上提取到的排泄物样本转移到养在无菌罩里的小白鼠身上——这些小白鼠身上没有其他任何细菌。小白鼠被分成两组。一组小白鼠接受的排泄物样本来自怀孕3个月的女性，而另一组小白鼠接受的样本来自怀孕9个月的女性。两组小白鼠都喂食相同的食物。研究结果表明：接受来自怀孕9个月的女性排泄物样本的小白鼠，体重比另一组重，还伴有一些怀孕期间经常会出现的代谢和免疫特征。
通过把微生物移植到小白鼠身上，我们可以研究这些微生物的变化能否对怀孕产生影响，以及微生物是否是怀孕的催化剂。人类女性的肠道微生物组可能会改变，这样母亲就可以从饮食中吸收更多的能量和营养，并把这些能量和营养传递给自己的宝宝。这些肠道微生物也有可能正在准备把自己传递到胎儿那里。我们知道这种现象会出现在某些食物单一的动物身上，比如需要消化桉树叶的考拉和需要消化血液的吸血蝙蝠。
胎儿在子宫内的时候，身上是否存在微生物呢？目前人们对此还不是很清楚。有报道称，羊水或胎盘里的微生物与早产有关。
但是这些最初的发现并没有得到广泛关注。当前学界主流的看法是，健康的胎儿没有任何细菌。随着科学的进步，这种看法可能会因新数据的收集而发生改变。
人身上的第一批微生物可能在出生时才携带上——婴儿在通过母亲产道时获得了这些微生物，因为产道内壁上有阴道细菌。虽然不同的女性个体有不同的阴道微生物组，但在怀孕期间这些微生物组都进入了相同的状态。
如果我们相信，这些微生物会进化成一层保护膜来保护宝宝，这就讲得通了。这有点像漫画中描绘的场景，这个新生儿在翩翩起舞的蝴蝶和鸣禽的欢迎之下，来到这个世界。而实际上，婴儿是通过产道挤压才来到这个世界的——全身都是黏糊糊的，看上去像沾满了密密麻麻的微生物。
现在，我们假设婴儿身上的第一批微生物来自母亲的产道和阴道。如果婴儿不是以顺产这种方式出生会怎么样呢？剖宫产分娩率在许多国家都呈上升趋势，
这倒不是因为剖宫产可以降低内科并发症的发病率，而仅仅是因为手术很容易做。
纽约大学朗格尼医学中心的研究员玛丽亚·格洛丽亚·多明戈斯-贝洛主要研究人类婴儿的微生物组。我与多明戈斯-贝洛博士合作的研究结果表明，新生儿身上的微生物组看上去大致相同，这与成年人的情况不同——成年人身上有许多不同的微生物生态系统。如果婴儿是经由阴道出生，那他（她）身上的微生物就与母亲阴道的微生物组相似；如果婴儿是剖宫产出生的，那身上的微生物就与成人皮肤上发现的微生物相似，与顺产婴儿身上的微生物组完全不同。
剖宫产出生的婴儿更容易得许多与微生物或免疫系统相关的疾病，例如哮喘症
。不过目前许多研究都是相互冲突的，例如在解释肥胖症
、食物过敏
和过敏性疾病（一种皮疹）的成因方面，存在很大的分歧。
但如果您或您的孩子是剖宫产出生的，也不用惊慌，最有可能的结果就是你们会安然无恙，我们所谈论的诱发疾病的风险还是相对较小的。
然而，不接触我们所适应的微生物组就有可能出现健康问题，这是有一定道理的。过去一个世纪以来，每一个顺利成年的人都是经由产道出生的，而且身上都有一层微生物组形成的保护膜。这就是我们在女儿紧急剖宫产出生后，要给她涂抹阴道微生物组样本的原因：如果是顺产，她自然会得到这些。没有任何官方指南来教我们如何操作，我们就用棉签来涂抹。
我们还不知道这是否会对我们的女儿起作用——婴儿样本不能作为实际的统计数据。但是，我的实验室正在与多明戈斯-贝洛博士做一项试点研究，来测试微生物是否有更广泛的影响。在撰写本文时，我们已经能够确定，顺产和剖宫产的宝宝身上的微生物组自出生之日起就是不同的（一个加拿大团队也做了类似的研究
），尽管我们还没有足够的信息来确定这是否会影响以后的健康以及会如何影响健康。
我们也很难梳理出剖宫产和顺产对人体微生物的影响，因为一出生，人类身体的微生物组就会迅速发生变化，变得非常复杂。在出生的那一刻，所有经由阴道顺产的人身上都拥有非常相似的微生物组。但是到成年后，微生物组之间的差别会很大。
如果我们与别人身上的微生物差别非常巨大，你可能想知道我们与谁的最相似。与我们吃相同食物的人？与我们住在一起的家庭成员？与我们住在同一个城市或同一个大陆的人？事实证明，所有这些因素都会影响身体上的微生物组，而我们才刚刚开始发现一些比较重要的微生物。
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微生物群（这些都是指微生物本身，而微生物组是指它们的基因）发展过程中最重要的时期之一就是我们的婴儿时期。康奈尔大学微生物学教授鲁思·雷与我的实验室一起进行了一项研究，从一个孩子刚出生的第一天起观察他的排泄物，一共观察了838天。
观察经由阴道顺产的婴儿们的排泄物，我们发现，他们的肠道微生物一开始就与女性阴道微生物组相似，最终发展成一个正常的成年人的微生物组。但在从婴儿到成年的这段时间里，体内微生物的变化真的很大！
随着孩子一天天长大，他们的排泄物中的微生物组的差异比两个健康成年人排泄物中的微生物组差异要大得多。在某种情况下，两个儿童从一周到下一周之间的体内微生物差异，比起我们在相关项目中观察的250个成年人之间的体内微生物差异还要大。从微生物学的角度来说，一开始男孩体内的微生物环境与熊很相似（由于熊的饮食以肉类为主，所以肠道微生物非常简单）；而到最后，他们的微生物环境与猴子的很相似。一个显而易见的特点就是，在孩子因耳部受感染而接受抗生素治疗的时候，从微生物组来看，他不仅像另外一个人，而且看起来还像另一个物种。然而，在经过几个星期的恢复之后，他身上的微生物状态又与成人的类似了。这就涉及我们给孩子和自己注射抗生素的剂量和频率的问题了。
饮食也有助于塑造我们体内的微生物组，这种影响其实在很早的时候就开始显现了。接受母乳喂养与配方奶粉喂养的孩子，体内的微生物差别很大。吃母乳的婴儿可以接触母乳中的特殊微生物，以及母乳中能促进益生菌增长的特殊糖。当开始吃固体食物的时候，婴儿体内的微生物组会继续进化。大约在婴儿6个月时，相较于不同人体内的微生物组之间的差别，短期饮食的干预对体内肠道微生物组的影响非常小。但是，从长远来看，吃什么你就会变成什么样的人。通过观察为期一年的不同饮食的影响，我们发现肠道微生物组最大的变化之一，就是调节了两大主要细菌的平衡——一种是消化蛋白质的细菌，另一种是消化膳食纤维的细菌。
这两类肠道细菌在种类繁多的微生物界也占据着十分重要的地位。生活在世界各地的人们，由于语言和文化的不同，肠道内寄居的微生物也有差异。拟杆菌属（大多寄居在家畜身上）的微生物在以肉食为主的人体内比较常见（我指的是美国人和欧洲人），而普氏菌属在以谷物为主的人体肠道内比较常见。
但是具体区别比这个要复杂得多。例如，美国人和欧洲人体内的微生物组差异就很大——即使来自国土面积较小的国家的人，比如西班牙人和丹麦人，也能用其体内的微生物来分辨居住地
——但是比起那些生活方式较为传统的人，他们彼此之间的相似程度更高。与美国人相比，生活在马拉维的农民（主食是玉米）和生活在委内瑞拉的农民（主食是木薯），由于他们的主食富含膳食纤维，因此体内的普氏菌属比较多。但是由于遗传因素和环境的影响，他们体内的微生物也存在差别。
即使在更小的范围内，人体内的微生物群也存在差异，例如，日本人的基因中有来自海洋的拟杆菌属，这种细菌能够分解肠道内的紫菜，这可能是因为日本人习惯吃寿司。
［注：我的实验室研究发现，圣路易斯（美国密苏里州东部沿海城市）人的体内并没有拟杆菌属；
我想说的是，如果你在圣路易斯没有尝试过寿司，那么我就建议你不要吃寿司。］
你可能想知道饮食究竟是如何控制你的微生物组的。好吧，你一定会继续怀疑，尽管迄今为止的发现表明，微生物与饮食、营养不良、细菌感染和粉刺之间存在着千丝万缕的联系，但很少有研究会关注其内在原理。
接下来，让我们观察一下环境因素给微生物组带来的影响。在儿童时期，环境因素的影响尤为重大。你观察过小孩吗？他们的手指会接触任何东西，然后他们会把脏乎乎的手指塞到嘴里。事实证明，这并不完全是一件坏事。
在青少年时期，孩子们拥有的微生物组种类越多——比如那些有兄弟姐妹的孩子，家里有宠物的孩子，或者住在农场里或农场附近的孩子——他们出现免疫系统缺陷（如枯草热）的概率比在城市里长大的孩子越低。
即使是成年人，也与家人（包括我们的宠物）也共享了许多微生物。就像我们可以利用你留在电脑鼠标上的微生物来与你进行匹配一样，我们也可以利用你与别人共享的微生物来精确地把你和你的同居伴侣或者你的狗狗匹配起来。
我们做的大多数事情都不会给我们的微生物带来多少改变，因为虽然我们的微生物组都在变老，但仍然是不同的。你身上的微生物组与幼儿园同桌身上的微生物组在上学第一天时就不一样；到你们俩都退休的时候，身上的微生物组还是不一样。我为我和阿曼达身上的微生物的每日变化情况制作了一个视频地图。我们每天都用棉签从身上采集微生物样本，一直持续了6个月。她为研究微生物组付出了很多，现在她已经停了下来，但我至少还要再研究5年。视频表明，在这6个月期间，我们身上的微生物还是有区别的，
虽然我们住在一起，而且有许多令人兴奋的性爱机会来实现微生物的交换。尽管微生物的数量每天都发生着巨大变化，但我们每个身体部位的微生物都是不一样的。我们在6个月中所做的不同的事情——去新的地方旅游、吃国外的美食等——并没有给我们身体的微生物组带来多少影响。
总体上说，人们肠道内的微生物组在年老的时候种类会更多。（至少这适用于健康的老年人：住在医院里的病人和健康状况比较糟糕的人体内的微生物组种类比较少。
）然而，从另一个方面来看，生命最后几天与生命最初几天的微生物状况非常相似，比如大肠杆菌及相似的变形菌门细菌等，在我们老年和婴儿时期就比较常见。我们现在还不知道其中的原因，可能是因为变形菌门就像微生物组中的野草，繁殖得很快，所以会在老年人不太健康的肠道和婴儿不太成熟的肠道里繁殖。
如果你不得不更换体内的微生物组，你最想接受来自什么人的微生物呢——百岁老人、儿童还是与自己年龄相仿的人？百岁老人肠道内拥有十分健康的微生物组是极有可能的，这就是他们能活到这么大年纪的原因。但另一方面，寄居在他们肠道里的微生物已经做出了重大贡献，有可能正在挥动着自己最后的鞭毛，因此，将它们移植给别人是不可取的。同样，从年轻人体内移植微生物组看上去似乎是个不错的选择，你有可能会得到一个正常发育的年轻而富有活力的微生物组；但是，假设这个微生物在你年轻的时候对你有利，而到了年老的时候对你有害，那该怎么办？针对此种假设而做的研究很少。在这一点上，科学帮不了我们的忙。现在，你应该不太可能相信任何关于排泄物中的微生物移植实验了吧。（关于这方面的更多信息，详见第五章。）