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10 明日的世界

我站在一所位于郊区的房子里,这栋小楼大概代表了绝大多数美国人心中的田园理想。墙外是白色的护墙板,门廊里摆着摇椅,孩子们绕着房子骑自行车。房子里有大片空间,杰克·吉尔伯特和妻子凯特不知道用它来做什么。他们和我一样是英国人,都习惯更紧凑的空间。二人十分热心,也很幽默:杰克仿若一名充满能量的托钵僧,凯特为人处事镇定且踏实。他们的儿子迪伦(Dylan)正在看漫画,另一个小子海登(Hayden)正试图打我的屁股——至于为什么,只有他自己知道。为了“保护”自己,我只好缩到厨房的一角,靠在料理台上,手中紧紧捧着茶杯。此时此刻,我正在不知不觉地把微生物蹭到杯子上、柜台上,以及这个装修精美的厨房的角角落落。

不过还好,吉尔伯特一家也一样。就像本书前面写到的,我们与鬣狗、大象和獾一样,会把细菌的气味释放到周围的空气中。其实,我们也释放了细菌本身。我们所有人都在不断地向外界播撒自己的微生物。我们每触摸一件东西,就会在上面留下微生物的印记。我们每次走路、谈话、刮擦物体表面、搅动什么东西或者打喷嚏,都会向周围释放一团带有个人特色的微生物。 每个人每小时大约会喷出3,700万个细菌,这意味着我们的微生物组不仅处于身体内部,还会不断地扩散到周围的环境中。坐在吉尔伯特的车上,我会把微生物留在车座上;现在我靠在他的厨房料理台上,在上面留下的微生物也写满了我的信息。我包罗万象,但只“包罗”了一部分,剩下的像鲜活的光环一般围绕着我,延伸进周围的世界。

为了分析这些“光环”,吉尔伯特最近擦拭了家里的开关、把手、厨房料理台、卧室地板,还有他们自己的手、脚和鼻子。 他们每天都这么做,已经持续六个星期。他们还招募并培训了另外六组家庭,包括单身人士、夫妇和带小孩的一家,都照着他们这样做。这项名为“家庭微生物组计划”(Home Microbiome Project)的研究表明,每个家庭都有自己独特的微生物组,其中的大部分组成来自居住其中的每个人。他们手上的微生物会附着在开关和把手上,脚上的微生物会覆满地板,皮肤里的微生物则蹭上了厨房台面。所有这一切都以惊人的速度发生。其中三名志愿者在研究过程中变更了住处,而他们的新住所也迅速继承了老房子里的微生物特性,即使仅仅换到了酒店房间也是如此。在进入新地方的24小时内,我们便用自己的微生物覆盖了这些地方,把它们变成自身的映射。当别人试图让你觉得“宾至如归”时,你们真的都没什么自主权,因为微生物会首先帮我们制造一个“家”。

我们也会改变室友身上的微生物。吉尔伯特的团队发现,同居一室的不同人,彼此之间所分享的微生物要多于分开居住的人,而同一夫妇在微生物层面也更相似。(就像结婚誓言,“与你分享我,以及我的一切。”)如果家里养狗的话,这些微生物之间的连接还会增强。“狗从户外带来细菌,也会增加人与人之间的微生物交流。”吉尔伯特解说道。他与苏珊·林奇的研究均显示,狗身上携带的灰尘中含有抑制过敏的微生物。因此,吉尔伯特家里也养了一条狗,黄白色,是金毛、柯利牧羊犬和大白熊犬的混血,名叫博迪格利队长(Captain Beau Diggley)。吉尔伯特说:“我们能看到增加家庭微生物多样性的好处,我们希望保证孩子们具有训练自身免疫系统的能力。狗狗的名字是海登起的。海登,这名字怎么来的?”海登回答道:“从我的脑袋瓜里想出来的。”

无论是狗还是人,所有动物都生活在一个充满微生物的世界。当我们在世界各处移动时,微生物也随之发生改变。去芝加哥拜访吉尔伯特一家时,我把皮肤上的微生物留在他们家中、酒店房间里、几家咖啡馆内、几辆出租车以及一个飞机座椅上。博迪格利队长是一团毛茸茸的“导体”,把微生物从纳帕维尔的土壤和水中带入吉尔伯特的家。破晓时分,夏威夷短尾乌贼把发光的微生物伙伴费氏弧菌散入周围的水中。鬣狗在草茎上涂鸦微生物。我们所有人都不断地让微生物进入体内,无论是通过呼吸还是进食,或者是触摸、脚踏、受伤、遭到叮咬。我们的微生物就像藤蔓一般,让我们扎根进更广阔的世界。

吉尔伯特想要了解这些联系。他想成为全人类的人体边检员,想确切地知道哪些微生物进入了我们的身体(以及它们是从哪里来的),又有哪些微生物离开(以及它们要去哪里)。但人类本身让他很难开展这项工作。我们与许多不同的对象打交道,与不同的人交流,去到许多地方。所以,要追踪任何一个特定微生物的路径,简直是场噩梦。“我是一名生态学家,我想把人类当作一个岛屿来实验,”他说道,“但我不能这么做。我提出了一个实验建议,要求把一些人锁在一个空间里六个星期,但机构审查委员不允许我这么做。”

这就是为什么他后来转而去研究海豚。

“你需要多少个样本?”兽医伯妮·马乔(Bernie Maciol)问道。

“你完成了几个?”吉尔伯特问道。

“三个。”

“你能把它们全部复制一份吗?或者从另一个皮肤点采一些?腋窝怎么样?不,不是腋窝……先不管是什么。你们怎么称呼海豚的腋窝?”

我们正在谢德水族馆(Shedd Aquarium)的海豚展览区。这是一个大水箱,上面覆盖着人工岩石和树木。穿着黑蓝色潜水衣的教练杰西卡坐在水中,她用手拍打着水面,只见一头名为萨谷(Sagu)的太平洋白海豚游了上来。这是一种美丽的动物,皮肤仿若精心裱制过的木炭画。它很听话:当杰西卡掌心向下往两旁挥动时,萨谷会打个滚,露出乳白色的肚皮。马乔靠近它,用棉签擦了擦萨谷的腋下,然后封在一根管子里,递回给吉尔伯特。她对另两头海豚科里(Kri)和皮奎特(Piquet)进行了同样的操作,它们都静静地游荡在各自的教练身旁。

“我们一直对海豚的气孔、粪便和皮肤取样,”杰西卡告诉我,“做气孔取样时,我会把它的头放在我的手上,把一块琼脂板搁在气孔上,然后戳戳海豚,强制让它呼气。采集粪便样本时,我会让它们翻转过来,从肛门处插入一个小橡胶导管,然后再抽出来。”

这个水族馆的微生物组计划,为吉尔伯特提供了他无法从自己家里或其他任何曾经取样过的家庭中获得的东西:某种全知性。在这些实验中,动物的生活环境都是可知的。水温、盐度、化学物质的含量都可以定期测量。在这里,吉尔伯特可以分析海豚的身体、所在的水环境、吃过的食物、待过的水箱、接触过的训练师和管理员,以及周围空气中的微生物。他每天都这么测量,一直重复了六个星期。他表示:“它们是真实的动物,与自己真实的微生物组一起生活在真实的环境中,我们已经为这些环境中所有的微生物,以及它们与微生物之间的互动编目。”这应该能够为他提供一个前所未有的视野,可以观察动物体内与外界所有微生物之间的联系。

水族馆正在开展多个类似的项目,收取一定费用来改善动物的生活条件。 谢德负责动物健康方面的副主管比尔·范·波恩(Bill Van Bonn)告诉我,海洋馆共有约1,360万升水,之前每三小时就要通过一个维持生命的循环系统进行清洁和过滤。“你知道推动这些水循环需要耗费多少能量吗?为什么我们要这样频繁地操作?因为我们需要维持水体干净,这绝对是最好的保障,”他假装热情高涨,“但是我们退了几步,只净化了一半的水。你猜怎么着?什么都没发生!实际上,水的化学状况和动物的健康状况还反而得到了改善!”

波恩怀疑,他们在追求高度清洁的道路上已经走得太远。过度清洁会导致水族箱环境中的微生物被剥离,无法形成一个成熟、多样的微生物菌群,并为海藻或其他有害物种创造了生存机会。这听起来很熟悉不是吗?因为抗生素给医院病人肠道带来的影响也是如此。它们破坏了原生的微生物生态系统,并允许梭菌等与其相抵触的病原体代替原有的微生物大量繁殖。在这两种环境中,消毒成了灾难而非目标,一个多元化的生态系统要优于贫瘠的生态系统。无论我们谈论的是人类肠道还是水族箱,甚至是医院,这些原则都同样适用。

“我是杰克·吉尔伯特博士,那是一家医院。”杰克·吉尔伯特一边说,一边指了指浮现在他身后的巨大建筑。

我们正在芝加哥大学医学院的临床和科研中心(Center for Care and Discovery)。这是一栋闪亮的崭新建筑,看起来像是一座巨大的歌剧门廊,灰、橙、黑的三色结构层层叠叠。吉尔伯特站在大楼前,正在为一个宣传视频反复做着同样的动作。我十分怀疑,在芝加哥恐怖的大风中,摄影师的麦克风是否能够收到任何可用的音频。但我确信,吉尔伯特一定很冷,还有,那的确是一家医院。

该医院于2013年2月正式开放,在此之前,吉尔伯特的学生西蒙·莱克斯(Simon Lax)带领一队研究人员穿过空荡荡的走廊,手里拿着一袋棉签和医院楼层设计图。他们扫过分布于两个楼层的十间病房和两个护士站:其中一层楼提供给从非紧急的选择性手术中恢复过来的病人使用,他们通常只在这里短暂停留;另一层楼则提供给长期住院的病人,例如癌症和器官移植等。但没有一个房间有人居住。这里唯一的居民是微生物,也是莱克斯团队想要收集的对象。他们擦拭了还没有被人踩过的地板,崭新的、闪闪发光的床栏和水龙头,以及折叠得平平整整的床单。他们也从灯的开关、门把手、通风口、电话以及键盘等处收集样本。最后,他们为房间安装数据记录器,测量光强、温度、湿度和空气压力,还有自动记录房间是否被占用的二氧化碳监视器,以及探测人们何时进入或离开的红外传感器。医院正式开放后,该团队仍在继续工作,每周从房间和住在里面的患者身上收集更多样本。

正如其他人为新生婴儿正在发育的微生物组编目一样,吉尔伯特第一次为一座新建成大楼中正在形成的微生物组编目。他的团队忙于分析数据,以了解人类的存在如何改变了大楼中微生物的特性,以及环境中的微生物是否已经流回居住在此环境中的人身上。这些问题在医院环境中显得尤其重要。因为在那里,微生物的流动可以攸关生死,甚至会造成大量死亡。在发展中国家,大约有5%至10%入住医院或其他医疗机构的人,会在住院期间受到不同程度的感染。他们反而在那些意图让自己变得更健康的地方得了病。仅在美国,每年会发生大约170万起与此相关的感染,以及9万起死亡事件。这些感染背后的病原体从何而来?水?通风系统?受到污染的设备?医院工作人员?吉尔伯特打算找出答案。他的团队积累了庞大的数据量,应该能允许他跟踪病原体的流动,例如从灯的开关到医生的手,再到病人的床栏。他应该能够通过这项研究制定出一些方案,以此来减少危及生命的病菌流通。

这并不是一个新问题。早在19世纪60年代,约瑟夫·李斯特就在他的医院中启用了无菌技术,制定清洁制度,帮助遏制病原体的传播。诸如洗手这样的简单措施,就无疑拯救了无数生命。但正如我们过度使用不必要的抗生素,或者恨不得把自己浸泡在抗菌消毒液中一样,我们过度清洁了所在的建筑物,甚至是医院。例如,美国一家医院最近花了大约70万美元(约合447万人民币)来安装铺有抗菌物质的地板,尽管没有证据表明这些措施会奏效。这甚至可能让事情变得更糟。正如海豚水族馆和人类的肠道,也许拼命地对医院进行消毒,会使得建筑物中的微生物组生态失调。也许,我们驱除了阻止病原体生长的无害细菌,无意间构建起了一个更危险的生态系统。

“我们需要引入一些良性的或不常与周边物件发生反应的微生物,只是增加物件表面的多样性。”吉尔伯特的另一位学生肖恩·吉本斯(Sean Gibbons)补充道:“多样性是好事。”太讲卫生反而可能导致多样性的丧失。通过对公共厕所的研究, 吉本斯发现,彻底清洁消毒过的厕所首先会被粪便中的微生物定植,接着,这些微生物会通过冲厕所的水流回到空气中;然后,这些微生物物种因为竞争不过周围环境中种类丰富的皮肤微生物而变少;但是,一旦厕所再次经过清洁,微生物会被重新洗牌,粪便细菌又会占据高地。讽刺的地方就在于此:太过频繁地清洁厕所,更有可能被粪便里的细菌覆盖。

居住在俄勒冈州的生态学家杰西卡·格林(Jessica Green)是工程师出身,她在漂浮于医院空调房内的微生物中发现了类似的模式。 “我原本以为,室内空气中的微生物群落是室外空气中微生物群落的一个‘子集’,”她说道,“然而真相让我大吃一惊,二者之间很少甚至没有重叠的部分。”室外空气中充满了来自植物和土壤的无害微生物,室内空气中则含有大量不成比例的潜在病原体,主要来自患者的口腔和皮肤,通常在室外非常罕见。可以说,患者把自己浸泡在了自己的“微生物汤”里。而解决这个问题的最佳方式很简单:开窗通风。

拯救了无数生命的弗洛伦斯·南丁格尔护士,早在150多年前就开始提倡这一措施。她对微生物没有明确的概念,但她在克里米亚战争期间注意到,如果把窗户打开,患者更容易从感染中恢复过来。她写道:“总是这样,通过窗户进来的空气最新鲜。”这对生态学家来说完全合理:新鲜空气会带来无害的环境微生物,占据病原体的生存空间。但是医院特意把微生物引入病房的想法,与我们惯常认为的医院卫生条件存在很深的矛盾。格林表示:“现在很多医院与其他建筑所采用的模式,是把门外的永远拒之门外。”这是一种根深蒂固的态度,所以她开展研究时不得不说服医院开一点窗——这些地方总是门窗紧闭。

我们一直试图从建筑物和公共空间中排除微生物,但也许是时候欢迎它们光临了。其实我们无意间已经欢迎过。2014年,格林的团队参观了一栋闪亮而崭新的大学建筑,利利斯会堂(Lillis Hall)。他们从300个教室、办公室、卫生间等场所收集灰尘样本。分析表明,许多设计会影响灰尘中的微生物,比如房间的大小、房间之间的连通关系、被占用的频率,以及通风方式。几乎每种建筑设计选择都会影响建筑物中的微生物生态,从而影响我们自身的微生物生态。或者,正如温斯顿·丘吉尔说过的:“我们塑造了建筑,而建筑也塑造了我们。”格林认为,通过她口中的“生物信息化设计”(bioinformed design),我们可以控制这个过程。也就是说,我们可以塑造建筑物,从而选择与我们共同生活的微生物。同样,我们可以在其他领域看到类似的实践:农民可以在田垄边缘种一排野花,从而增加授粉昆虫的数量。格林希望开发出类似的建筑设计窍门,从而提高有益微生物的多样性。她表示:“未来十年内,建筑师就可以实践我们的研究结果。”

杰克·吉尔伯特同意她的想法,而他有着更宏伟的计划:他想在建筑物内“播种”细菌:不是直接喷洒或涂抹在墙壁上,而是裹在工程师拉米勒·沙阿(Ramille Shah)设计的微型塑料球体内。她会用3D 打印机制作一系列小球,小球上密密麻麻地分布着微小的裂缝和凹点。吉尔伯特会把小球浸泡在有益的细菌以及滋养细菌的营养液内(比如帮助纤维消化、减轻炎症的梭状芽孢杆菌)。这些细菌之后会转移到与小球产生互动的人和其他东西上。吉尔伯特正在用无菌小鼠进行测试,他想看看细菌在小鼠笼子里是否能保持稳定,是否能真的转移到玩球的啮齿动物身上,并在这些新宿主身上安家,帮助它们治疗炎症性疾病。如果这么做有效,吉尔伯特会进一步扩大尝试范围,比如在办公大楼或医院病房测试微生物球。他设想把这些小球捆到新生儿特护病房的病床上,“让婴儿身处丰富的微生物生态系统,这个微生物环境是为了有益于婴儿而特别设计的。”他补充道,“我也想设计可以3D 打印的牙胶。能够想见孩子们玩这些玩具的场景吧。”

这些球体提供了另一种摄入益生菌的有效方式,并不是通过酸奶或 FMT,而是通过动物身处的环境来传递有益的微生物。“我不想把微生物放在食物里或灌进食道中,”他说道,“我想让微生物与动物的鼻膜、嘴和手互动。我希望后者以更自然的方式体验微生物组的存在。”

“我想给它们起名为‘生物球’(bioballs),”他补充道,“或者叫‘微球’(microballs)。”

我告诉他,微球可能不是个好名字,他偷笑了一下,表示同意。

“我这双手,昨天刚握过世界女子壁球冠军的手。她把她的微生物组传给我,而我现在又把它给了你。”卢克·梁(Luke Leung)一边说,一边和吉尔伯特握手。

“所以凭借这双手我就能变成壁球‘高手’了吗?”吉尔伯特问道。

“只是右手而已,”梁说,“如果你是左撇子的话,我只好说声抱歉啦。”

梁是一名建筑师,拥有十分精彩的履历。他设计的作品包括全世界最高的建筑:迪拜的哈利法塔。自从遇见了吉尔伯特,他也成了某种意义上的微生物狂热爱好者。芝加哥可持续发展的首席官员卡伦·魏格特(Karen Weigert)也是如此。我们四人聚在一家高档餐厅共进午餐,周围都是西装革履的公司高管;向窗外望去,密歇根湖的风光尽收眼底。“你不会认为这些都是活物。”吉尔伯特一边说,一边抬起手臂指向餐馆里精美、时尚的内饰,拱形的天花板,以及外面的摩天大楼。“但它们确实活着。它们是有生命的、能呼吸的有机体。细菌是这里的主要组成部分。”

吉尔伯特与梁以及魏格特谈论,如何更大规模地实现他的想法。他希望把从普通家庭、水族馆和医院项目等研究中得出的原理,用在塑造整座城市的微生物群上,而且想从芝加哥开始。梁是一名理想的合作伙伴。在他的几件建筑作品中,他精心设计了新风系统,使流经它们的空气会穿过一面种满绿植的墙壁:这不仅是一道养眼的景观,同时也可以过滤空气。对他来说,吉尔伯特把微生物小球捆在墙上的想法——我提议这个小球应该叫烟草球(Baccy)——完全可行。听闻在建筑中使用细菌的想法,魏格特也十分兴奋。她问吉尔伯特,除了应用在那些极具标志性的摩天大楼中,烟草球是否也能在保障性住房中使用。“可以。”吉尔伯特答道。他想尽可能地降低价格,降到比大型的植物墙还便宜。

松了一口气的魏格特把对话转到芝加哥常年遭遇的洪水问题上。下水道系统承担了许多防涝压力,并可能随着全球气候的变化趋势而要承担越来越高的风险。她问道:“我们可以采取怎样的措施来有效地管理洪水,或者处理如霉菌这样的后续问题?”“其实已经有了。”吉尔伯特回答道。他一直在与欧莱雅公司合作一个项目,即通过阻止头皮上真菌的生长来鉴别可以预防头皮屑和皮炎的细菌。这些微生物可以成为制造抗头屑益生菌洗发剂的关键成分。同样,建筑师可以遵循这种方式来创建“微湿地”,防止经过洪水冲刷的家园成为霉菌的乐园。如果一个家园遭遇洪水,对霉菌和真菌而言无疑是一场充沛的灌溉,但也意味着对抗真菌的微生物会大量增殖。“如此一来,你就有了自动控制霉菌的系统。”吉尔伯特说道。

“这些事情到底有多靠谱?你的研究已经进展到了哪一步?”魏格特问道。

“我们已经有了真菌控制剂,目前正在尝试把它们植入塑料,”吉尔伯特说道,“大概还要两三年时间,我们才能没有顾虑地在一般人,而不是充当‘小白鼠’的同事的家里放置这样一个东西。可能还要等上三四年时间,我们才能公开地推广可靠、可行的方案。”

我开玩笑道,科学家预测他们的工作时总是过于乐观,老是说“距离投入实际应用还有五年时间”。

吉尔伯特笑道:“好吧,我刚刚说的是三四年,那我岂不是更乐观?”

梁也很乐观。“我们已经非常擅长杀死细菌,但现在我们想复兴人类和微生物的关系,”他说,“我们想了解细菌如何能在建筑物内帮我们过得更好。”

我问他,作为设计师,你认为我们多快才能在这种理念的指导下真正地建造出设想中的建筑?

他顿了一下:“要不五年?”

调控建筑物和城市的微生物组只是吉尔伯特野心的开端。除了医院和水族馆项目,他还研究了当地的健身房和大学宿舍中的微生物组。家庭微生物组计划显示,人们留下的微生物痕迹,一定程度上给别人提供了追踪它们的路径,所以吉尔伯特和好朋友罗布·奈特正在研究把微生物应用于法医领域的可能。他也在研究其他环境中的微生物组,例如废水处理厂、洪泛平原、墨西哥湾的油污染水域、大草原、新生儿特护病房,还有酿梅洛红酒的葡萄。他正在寻找可以预防头皮屑的微生物、造成对牛奶过敏的微生物,以及可能部分导致了自闭症的微生物。他在灰尘中寻找某种微生物,因为这可能可以解释,为什么两个不同的美国宗教教派阿米什人和哈特派之间哮喘和过敏患者的比例差得这么多。他正在研究肠道微生物一天中的变化,以及这是否会影响我们变胖的风险。他正在分析采集自几十只野生狒狒身上的样本,看看最擅长哺育幼仔的雌性是否具有特定的微生物特征。

另外最重要的是,他和奈特、简妮特·简森(Janet Jansson)一起组织了地球微生物组计划(Earth Microbiome Project)。这是一项雄心勃勃的计划,旨在充分利用地球上的微生物。 该团队正在接触研究海洋、草原或洪泛区的科学家,试图说服他们共享样本和数据。他们的终极目标是通过给定温度、植被、风速或光照条件等基本变量,来预测生活在某个生态系统中的微生物种类。他们想预测这些物种将如何应对环境变化,比如洪水涨退、日夜交替等。这个目标看起来雄心勃勃得有些荒唐,有人会说根本不可能。但是吉尔伯特和他的同事们却十分坚定。他们最近甚至到白宫请愿,倡议发起一个“统一微生物组织”(Unified Microbiome Initiative),希望推动各方的协调,促成不同领域科学家间的合作,开发出能更好用于微生物组研究的工具。

是时候思考更大的图景了。参与研究的家庭已经同意让研究人员擦拭他们的房子;水族馆的经理能够像关心他们的宝贝海豚一样关心水族箱中的隐形生命;医院也正在认真考虑往墙壁上添加,而不是消灭微生物;建筑师和官员可以在品尝高级料理的同时讨论粪便移植的话题。人们迎来了新时代的开端,大家终于准备好去拥抱这个充斥着微生物的世界。

在本书的开头,当我与罗布·奈特穿过圣迭戈动物园时,我惊讶地发现:如果用微生物的视角去看世界,一切都会显得如此不同。在我看来,每位访客、饲养员和每只动物都各自是一个长了腿的“世界”,一个能够与他人互动的移动生态系统。但是他们几乎都察觉不到体内包罗的万象。而当我和杰克·吉尔伯特开车穿过芝加哥时,我的视角同样经历了令我眩晕的转变。我透过城市的外表看到其下的微生物世界:无处不覆盖着充满生命气息的裂缝,这些生命随着风吹、水流和移动的肉体在城市间穿梭。我看到朋友之间握手互道“最近怎样”的同时,也在交换有机体;我看到,人们沿着街道走动,身后留下了自己的尾迹;我看到人们的选择如何无意间塑造了周围的微生物世界:用混凝土还是砖建造房子,是否打开窗户,以及管理员如何安排轮班拖地。我也看到坐在驾驶位上的吉尔伯特,这个注意到这些微观世界在如何流动的人,深深地为此着迷,而非拒斥那个世界。他知道,不应该害怕或毁灭大部分微生物,而应该珍惜、欣赏和研究它们。

这是本书所有故事的观点。从为期几十年试图从线虫中拼命驱逐沃尔巴克氏体的项目,到不断追问母乳如何滋养婴儿菌群的研究;从探入深海热液喷口的勇敢冒险,到揭示渺小蚜虫共生秘密的悄然尝试——所有的努力都出自好奇心,出于对生命的敬畏,以及探索的愉悦。这是一种不可遏制的强烈冲动,促使我们更多地了解自然与自己所处的环境。正是这份冲动驱使列文虎克透过他手作的精妙显微镜看向一摊水,开辟出一个此前无人知晓的世界。这种探索和发现精神,至今仍然蓬勃活跃。

撰写本章时,我参加了一个关于动物—微生物共生关系的会议,许多在本书中出现的人物也列席其间。一次午休期间,日本共生研究领域的领头者深津武马忽然消失在周围的森林中。他再次出现时,带回了几只金甲子。这些华丽的小家伙背着透出金属质感的金色外壳。当天晚些时候,狼蜂专家马丁·卡尔滕波特兴奋地告诉我,他亲历了深津的甲虫在他眼皮子底下从金色变成红色的全过程。谁知道它们携带了什么共生体,或者细菌和甲虫是怎么改变彼此的生活的?会议最后一天,大家都在等大巴,但是蚜虫专家李·亨利(Lee Henry)却远离人群。5分钟后,他带着一根爬满蚜虫的管子回来,他刚从会议中心旁边的灌木丛中拽来了这些蚜虫。他告诉我,他手里的这个物种已经完全驯化了汉氏菌,即一种偶尔保护蚜虫免受寄生蜂危害的共生伙伴。它们是怎样做到的?这种共生关系是什么时候发生的?为什么会形成这种关系?亨利兴奋得想要很快找到答案。

进入这个世界,就仿佛进入威廉·布莱克(William Blake)的一沙一世界。当我们开始了解我们的微生物群、我们的共生伙伴、我们内在的生态系统,以及我们包罗的惊人万象,每踏出一步都有机会创造新的发现。每一丛毫不起眼的灌木都在讲述令人难以置信的故事。世界上的每一个角落都存在数不尽的伙伴关系。这些合作伙伴从数亿年前就开始发挥作用,影响了我们已知的整个动植物世界。

我们可以看到微生物几乎无处不在,而且十分重要。我们目睹它们如何形塑我们的器官,保护我们免受毒素和疾病的侵扰,帮助我们分解食物,维护健康,校准免疫系统,引导行为,并把它们的基因融入我们的基因组。我们可以看到,动物必须保持体内所包罗的万象的微妙平衡,因为从免疫系统的生态管理者到使母乳含有喂给细菌食用的人乳低聚糖,它们都在其中担任了重要的角色。当微生物的制衡关系遭到破坏,我们可以看到可能的后果:珊瑚礁的褪色衰亡、肠道发炎、身体发胖。而与此同时,我们也见证了和谐共生关系所能给予的回报:为我们而开放的生态机遇,也让我们加快演化的步伐去把握这些机遇。我们可以看到,人类开始控制这些菌群为自己的利益服务,我们能够把整个菌群从一个人移到另一个人身上,依据自己的愿望制造或者打破共生,甚至炮制出新的微生物。我们也学到万物背后神秘、不可见的奇妙生物学:深海伊甸园中没有肠道的蠕虫如何生存?粉蚧科的昆虫如何依靠植物的汁液存活?还有构成巨大珊瑚礁的珊瑚、依附水草而居的渺小水螅、噬倒一整片森林的甲虫、在自己体内上演“灯光秀”的可爱乌贼、卷在动物园管理员腰上的穿山甲、飞向澳大利亚闪光黎明中消灭疾病的埃及伊蚊…… UYe5Iq1CUsuxOS4ig6nm4wlYuGK86nKsEtNWuk0jIDE4SwqjSSWdF0dD5vPOqgVb

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