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第四章

无菌也会致病

大街上污水横流,腐烂的死老鼠被泡得肿胀变形……四脚朝天漂浮在苹果皮、芦笋杆和卷心菜堆中……仿佛龋齿大面积发炎、腐熟的肠胃胀气、醉鬼呼出的浊气、动物腐尸留下的污渍和便盆骚臭的混合物……污水一泄而出,遍布大街小巷……在夜晚散发出恶臭。

——《费加罗报》

19世纪,全球出现了多次霍乱大流行。1816年首次霍乱爆发于印度,造成十几万亚洲人死亡。1829年霍乱在整个欧洲肆虐,到30年后疫情总体缓和时,从俄罗斯到美国纽约有几十万人被夺去生命。1854年,霍乱卷土重来,这一次是全球性的大流行。城市一个个地在霍乱中沦陷,出现了一家人同时被埋葬的惨状。原本热热闹闹、人们工作和生活的住宅楼,变成了死气沉沉的空壳。有些城市的死亡人口超过新生人口。生态学家把这种只得靠移民维持人口的情况委婉地称为“人口下降”(population sinks)。 [1] 城市变成了一个巨大的洗碗池,无数生命顺着管道被冲走,化为乌有。

人们将霍乱的蔓延归于“瘴气”。瘴气理论认为:包括霍乱在内的疾病是由臭气(瘴气),特别是夜晚的臭气引起的。这种理论的荒谬性显而易见,但人们对臭气的厌恶不是毫无道理的。这反映出难闻的气味常常和疾病有关。演化生物学家们声称:腐臭味与疾病有关,这种观念从远古就已经存在,它埋藏于我们的潜意识之中。 [2] 在人类漫长的演化历史中,避开那些难闻的气味,可能确实提高了人类的存活率。 对死尸腐臭味的嫌恶,减少了尸身病原体的传播;对粪便臭味的避让,减少了粪便中细菌致病的可能。从这个角度看,瘴气的概念竟然如此古老,仿佛它原本就存在一样。不过,随着城市的发展,难闻的气味与疾病相关这一说法不再适用了。城市中处处都是污浊之气,要远离臭气,意味着你要离开城市,而这只有富人才能做到。

对霍乱真正病因的探索走了几十年的弯路,科学家和民众无法认真分析眼前的数据。不过,在19世纪中期的伦敦,终于出现了一位有心之士——约翰·斯诺(John Snow)。他认为霍乱是由某种“病菌”引起的,它是通过沾染粪便入口,而非通过空气传播。他解释说,尽管粪便有臭味,但病菌本身无味。这一观点并不被大众接受,因为它与臭气理论相矛盾,而且这个说法还十分恶心。1854年,在亨利·怀特海牧师(Reverend Henry Whitehead)的工作的基础上,斯诺搜集了伦敦苏荷区患病和未患病人口的分布情况,当时苏荷区的霍乱疫情尤其严重。

最后他发现,所有感染霍乱而死的人,都分布在一块较大的区域内,他找出了其中的原因。住在这一区域的人用的都是位于布罗德街(现在的布罗德威克街)水井里的水。一些没有饮用这些井水的家庭也有人染上霍乱,但后来人们发现,因为自己的水井也散发出臭气,他们多多少少都喝了点这口井里的水。斯诺绘制了近期霍乱导致的死亡案例分布图,直观显示了霍乱源于布罗德街的水井。

基于这张分布图(图4.1),斯诺指出布罗德街水井污染是导致疾病的源头,只要取下井口的把手(井就无法使用),疫情就会得到控制。 事情果真如他所说,但他说服周围的人花去了几年时间。同时,苏荷区的疫情也自然缓和下来。 [3] 后来,调查表明,井水被附近废弃污水坑中一块陈年尿布所污染了。几年后,结核杆菌( Mycobacterium tuberculosis )的发现者、微生物学家罗伯特·科赫(Robert Koch)终于找到了霍乱的元凶——霍乱弧菌( Vibrio cholerae )。这种细菌来自印度,19世纪早期随着贸易被带到伦敦,继而被传播到了全世界。

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图4.1 这张是现代人重新绘制的斯诺用于展示1854年伦敦苏荷区霍乱死亡情况的地图。黑色小长条代表死亡病例,P代表水井的位置。通过这张地图,斯诺形象地说明了大部分死者都住在布罗德街水井附近,或从这口水井中获取饮用水[约翰·麦肯齐(JohnMackenzie)仿斯诺原图所画的地图,有修改]

人们花费了几十年来寻找重建城市并抵御污染的办法。伦敦的办法是即刻开始从受污染较少的远处水源取水,再运到城市。在斯诺的发现为人所熟知后,包括伦敦在内的大城市开始更加积极地处理人类生活垃圾。有些城市甚至开始进行水源处理。这些举措,挽救了数亿甚至数十亿人的生命。 阻断病原体到口传播,起到了很好的作用。

继斯诺之后,用病例分布图来反映疾病的扩散成为流行病学专业的常用方法。学生们知道了斯诺的分布图是第一张反应疾病传播情况的图表(但事实并非如此)。他们也了解了分布图有显示疾病源头以及推断潜在源头的作用。一般而言,使用分布图是为显示特定病原体出现的时间、地点并推导出原因。虽然分布图反映的仅仅是相关性,但它有助于流行病学家分析因果关系,分析疾病为何发生、如何发生。但分布图也能让我们意识到自己的无知,20世纪50年代一系列新疾病的出现,恰恰证明了这一点。克罗恩氏病(Crohn's disease)、炎症性肠炎、哮喘、过敏甚至多发性硬化都在此列,它们影响了我们的正常生活,带来痛苦。所有这些疾病都和某种慢性炎症有关。但炎症反应又是如何产生的呢?

这些疾病的历史太短,不大可能来自基因,而且和伦敦的霍乱疫情一样,它们具有一定的地域性。伦敦霍乱的地域性比较特殊,与它不同,这些疾病在公共卫生系统和基础设施更完善的地区更常见。一个地区越富裕,人们得这些病的可能性就越大。这和我们从斯诺以来逐渐形成的对“病菌”及其分布的理解是相抵触的。不过,我们仍可以用斯诺的方法来研究这些疾病的分布图,分析它们的地域性和其他相关因素。科学家们可能会分析现有的疾病地图,提出关于病因的假说。接着,他会寻找能在自然条件下验证假说的实验。最后,在得到满意的验证后,他会用分布图来描述他认可的理论。当且仅当这时,我们才可能理解疾病的真正成因。对这些新的疾病来说同样如此。首先要提出假说,然后在自然条件下加以验证。

人们曾把这些病怪罪于新的病原体、冰箱甚至牙膏。包括生态学家伊尔卡·汉斯基(Ilkka Hanski)在内的科学家,后来提出是和上面这些因素完全不同的原因引起的——不是某种细菌感染,而是缺少与外界生物的接触。汉斯基教授似乎不大可能会与慢性疾病和细菌的研究有交集。职业生涯之初,他是研究屎壳郎(蜣螂)的专家。他的自传一章章详细记录了自己的经历。2014年,他开始记录自己的生活,文章写得很仓促,因为同年3月他告诉友人“癌症在威胁着他的生命”。他想把他认为对整个生物世界而言最重要的东西记录下来,留给子孙后代。

在书中,读者可以观察他的职业生涯轨迹。在不同的研究阶段,他一直对小型孤岛样栖息地很感兴趣。他刚开始研究的是粪堆。因为对屎壳郎而言,粪堆就是等待发现并且要迅速占领的“岛屿”。他用自己的粪便或死鱼做诱饵。在婆罗洲的姆鲁山登山时,他通过诱捕屎壳郎来观察不同种类竞争同一个粪堆和几乎无竞争的决定因素。之后,他开始在芬兰南部的奥兰群岛研究庆网蛱蝶( Glanville fritillary/Melitaea cinxia )。通过研究这种蝴蝶,他了解了稀有物种在狭小的栖息地中的兴衰。在几十年时间里,他在近4000个小型栖息地中跟踪观察庆网蛱蝶与蝴蝶身上的寄生虫和病原菌(人们至今还在跟踪研究这些蝴蝶)。通过观察,可以得知当栖息地小到何种程度、隔绝到何种程度,其中生存的物种将会灭亡。他建立了能够量化这些的数学模型。后来,他对为何某种蝴蝶中的一些个体能在栖息地碎片化后存活产生了兴趣。他发现了一些基因,它们似乎和某些个体能在小片状的适宜栖息地中生存有关。从田野研究、理论、假说和检验中获得的洞见让汉斯基赢得了2011年的克拉福德生物科学奖,相当于生态学界的诺贝尔奖。

在长达数十年的工作中,从研究整个屎壳郎种群到某一种蝴蝶再到这种蝴蝶中不同基因型的个体,汉斯基的研究范围不断收窄。接着,他突然转向慢性炎症性疾病,起因在于一次偶然的会面。2010年,汉斯基听了芬兰著名流行病学家塔里·哈赫泰拉(Tari Haahtela)做的关于慢性炎症性疾病的报告。 报告中引用的资料和汉斯基以往研究过甚至见过的都不一样。这些资料虽然未经加工,但足以触动人心。哈赫泰拉呈现了慢性炎症性疾病的上升趋势。数据显示:从1950年以来,这些疾病的发生率每20年就翻一番,在发达国家更明显。而这一上升过程仍在继续。例如,过去20年,美国的过敏发生率上升了50%,哮喘上升了1/3;而随着不发达国家城建投入的增加,慢性炎症性疾病的发病率也出现了上升(图4.2)。这一全球性的态势触目惊心,引发了广泛的担忧。这些上升的曲线,或许同样可以表示股价、人口数量或者黄油价格在近年来的走势,可实际上,它显示的都是疾病的发病率。这些慢性疾病仿佛一群伺机而动的猛兽,对宅居的我们虎视眈眈。哈赫泰拉用地图展现了疾病常见和不常见的地区。

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图4.2 1950—2000年免疫紊乱导致的疾病发病率稳步升高,且至今还在增加(包括多发性硬化、哮喘、克罗恩氏病、型糖尿病。资料来源:《新英格兰医学期刊》,作者让—弗朗索瓦·巴赫,略有修改)

他提出,这些病不是由病原体引起的,和病菌学说无关,甚至可以说恰恰相反。哈赫泰拉认为,人们之所以患病,是因为他们没有接触到对人体健康而言不可或缺的生物。就像斯诺不知道污染井水引发霍乱的病菌是什么一样,哈赫泰拉也无法确定到底是哪些生物。汉斯基看着分布图,产生了一个想法。在他看来,哈赫泰拉显示的分布图和曲线图就像是把他自己要展示的关于古生林和相关的屎壳郎、蝴蝶、鸟类等生物多样性减少的图表翻过来。随着生物多样性减少,慢性炎症性疾病似乎越来越常见。而且,在生物多样性(特别是人们日常室内生活中接触的)已经大大减少的发达地区,这些疾病最为常见。他猜想,或许人们生活中缺失并引发疾病的,不是一种生物,而是多种生物,缺的是一整个生物系统。在脊椎动物甚至是整个动物的历史上,真正的自然第一次从人们的生活中消失了,在后院,在人们的家里,在曼哈顿的公寓楼里,在国际空间站里,自然失去了踪影。

而此时,哈赫泰拉也早就开始思考生物多样性和疾病的关系,尽管这只是推断而没有实质证据。2009年,他甚至写了篇论文,谈到在芬兰蝴蝶种类减少的地区,慢性炎症性疾病更常见。他附上了一些他最喜欢的蝴蝶的图片,包括Elban Heath、DeLesse's Brassy Ringlet、Two-Tailed Pasha、Polar Fritillary、Nogel's Hairstreak和其他五六种蝴蝶品种。当这些蝴蝶的栖息地越来越碎片化,越来越稀少,甚至开始死亡时,人们也开始患病。 [4] 蝴蝶可以显示外部世界和室内空间生物丰富程度的深层次联系,并昭示着多样性消失的后果。阻断人和作为自然一分子的病原体比如霍乱弧菌)的接触,对人类的健康是有益的。但如今,人们走向了另一个极端,不仅隔绝了真正有害的少数病原体,而且隔绝了包括有益生物在内的其他一切生物。

哈赫泰拉和汉斯基取得了联系,进行一番交流。两人曾经见过,很多年前,以拍摄蝴蝶为爱好的哈赫泰拉促使汉斯基与庆网蛱蝶结缘,并以此作为主要研究对象。再聚首,两个人发现彼此兴趣相投。他们都喜欢蝴蝶,现在又因为同时关注的一些常见趋势联系在一起——生物多样性减少,慢性炎症性疾病发病率上升,人们更多待在室内,而在室内生物多样性比野外减少得更剧烈。 如果他们的假说成立,这些趋势是相关联的,那么情况还会进一步恶化。生物多样性面临的威胁也越来越严峻,而人们转向室内活动,与其他生物的隔绝越来越彻底。哈赫泰拉邀请汉斯基参加实验室的一次讨论,会上,汉斯基认识了微生物学家莱纳·冯·赫尔岑(Leena von Hertzen),他是接下来的合作项目的重要成员。会上思想的碰撞激烈飞扬,令人激动不已。汉斯基在后来的自传中写道,他感觉自己仿佛投入了一项有生以来最激动人心的合作当中,似乎有重大的发现即将诞生。

当斯诺提出是水中的粪便传播病菌引发了霍乱时,他并不知道传播的究竟是什么。类似的,他们三人也不确定是生物多样性哪些方面的减少引发了疾病,但他们对生物多样性缺失是如何致病的提出了看法。关于生物多样性可能与健康有关的理论已经有几十年历史,这些理论从免疫系统功能或更广泛方面来讨论两者之间的关系。E. O.威尔森(E.O. Wilson)的“热爱生命假说”提出,人类天生被丰富的生命所围绕,生物多样性减少会损害人们的心理健康。 罗杰·乌尔里希(Roger Ulrich)认为,大自然有减压作用;斯蒂芬·卡普兰(Stephen Kaplan)提出,多接触自然有助于保持注意力。 [5] “自然缺失症假说”在这些假说的基础上进一步提出:生物多样性或者大自然能够提升孩子的学习能力,促进身心健康。 [6] 这些理论都认为生物多样性的缺失会使人们心理、生理和智力方面受损。哈赫泰拉和汉斯基受到了这些理论的影响,但他们认为原因不止于此。他们认为生物多样性减少,也会损害我们的免疫系统;他们认为,前人的理论只是假说,而一系列的研究表明,慢性炎症性疾病与过于洁净的环境有关。“卫生假说”是由伦敦大学圣乔治学院的流行病学家大卫·斯特罗恩(David Strachan)于1989年提出的。他声称,过于注重卫生的现代生活使得人们缺少了与外界必要的接触。 [7] 汉斯基和哈赫泰拉认为缺少的是与生物多样性、与整个生物界的接触。

人类的免疫系统就像一个小政府,由多个不同部门构成,信号就像政令,在这些部门之间传递并形成应激反应,免疫系统大多数情况下会按一定的机制运行,但也有例外。有两条免疫通路与慢性炎症性疾病有关。人们已经知道,当免疫细胞检测到异物(抗原)——尘螨蛋白、致命细菌——侵入皮肤、肠道或者肺部时,会产生一系列的信号分子,使得免疫系统通过嗜酸性粒细胞等白细胞来吞噬抗原,或者在未来对同种抗原做出反应。当免疫反应被激活,级联信号会在不同细胞间传递,直至不同种类的白细胞被动员,并且(在部分情况下)产生特异性免疫球蛋白抗体IgE。IgE能识别抗原,会在再次遇到同样的抗原时与之结合。我们只需要知道,这一路径负责识别抗原、决定现在以及将来遇到同样的抗原是否会发起攻击。这第一条通路功能正常情况下,免疫系统可以很快对病原体做出反应。功能紊乱,免疫系统则会对无害的外界刺激产生反应,过敏、哮喘和其他的炎症性疾病也随之而来。另一条免疫通路则会通过阻止嗜酸性粒细胞等白细胞的聚集和抗体的产生来调节免疫反应的强弱。这一单独通路(有特异性受体、调节因子和信号分子)可以维持免疫系统的正常而不会过激。大部分抗原危害不大,特别是经常出现的、与周围环境相关以及生活在皮肤、肺部或肠道内的生物。这一免疫调节通路发挥着调停者的作用。包括斯特罗恩在内的科学家们认为:日常生活中接触到的生物无法使得调节旁路——调停者——被完全激活。他们无法解释城市或者环境过于卫生的孩子生活中到底缺了什么,才使得调节功能失常。汉斯基、哈赫泰拉、赫尔岑三人认为,接触环境、家庭和身体表面的多种生物,有助于调节免疫通路发挥正常功能。一旦缺乏多样性,身体会对尘螨、德国小蠊、真菌甚至自身细胞等无害抗原发生过激反应,生成IgE,产生炎症。孩子接触不到大量环境生物,免疫调节通路功能则无法完善,就会出现过敏、哮喘,其他一系列炎症性疾病也随之而来。以上仅仅是三人的推测。尽管这些想法看起来挺有说服力,但还需要进一步验证。

最后,关于在何处以及怎样验证这些假说的讨论都指向了一个地方——芬兰。自二战结束以来,芬兰的土地上就进行着一场社会实验。在所有芬兰人当中,慢性炎症性疾病发病率出现了上升,但只有一个地方例外——由俄罗斯管辖的卡累利亚。这一地区曾属于芬兰。二战前,位于芬兰和俄罗斯交界处的卡累利亚是统一地区,归芬兰管辖。战后,两国重新划界,卡累利亚被一分为二。俄罗斯的卡累利亚人和芬兰的卡累利亚人有着共同的历史文化,命运却大不相同。

如今,因为交通事故、酗酒、抽烟或者三者共同作用,俄罗斯的卡累利亚人的寿命要相对短一些,而在芬兰的卡累利亚人中,这些死亡原因都更少。从大多数方面来看,俄罗斯的卡累利亚人的健康状况似乎更糟。但是,芬兰的卡累利亚人更容易患上俄罗斯同胞不容易得的病——慢性炎症性疾病。在芬兰,哮喘、花粉症、湿疹和鼻炎的发病率一直是俄罗斯的3—10倍。但花粉症和花生过敏在俄罗斯的卡累利亚人当中完全无迹可寻。 [8] 芬兰的卡累利亚人,是全世界日趋庞大的慢性炎症性疾病患者的缩影。自二战以来,每一代芬兰的卡累利亚人都比上一代更容易患炎症性疾病;而在国境线另一边,俄罗斯的卡累利亚人则完全不会。

在巧妙地命名为“卡累利亚计划”的项目中,哈赫泰拉和赫尔岑花了近10年时间观察比较国境线两边卡累利亚人的生活。在严密的观察和对血液中与过敏有关的IgE浓度的检测结果基础上,他们证明了两者过敏的发生率确实有差别。而且更重要的是,他们确信芬兰卡累利亚人的患病,是由于跟环境中的微生物接触不够多。

俄罗斯的卡累利亚人的生活方式和50年、100年前的祖辈几乎没有区别。他们住在农村的狭小房子里,没有中央空调,也没有供暖系统,每天都会接触牛之类的家畜,在狭小的菜地里种菜自足。他们喝的是院子里从地下抽取的井水或拉多加湖的湖水,这一地区仍有茂密的森林植被和良好的生态多样性。而芬兰的卡累利亚人居住的环境大不一样,他们住在更发达的城镇里,十分缺乏生物多样性。和俄罗斯的卡累利亚人相比,他们待在室内、在与外界隔绝更严密的屋子里的生物时间要更多。他们接触到的环境生物,和国际空间站里的越来越像,而和古生林中小径周围的生物越来越不同。

哈赫泰拉、赫尔岑和他们的学生已经证明:芬兰的卡累利亚儿童的日常生活中缺少某些和植物相关的微生物,但他们还没有把所有证据链都打通。这时,随着汉斯基的加入,他们开始形成完善的理论,他们提出:外部世界生物多样性(无论是蝴蝶、植物还是其他生物)的减少,会引起室内生物多样性的减少,这会导致人体免疫系统失调,产生大量嗜酸性粒细胞,从而引发慢性炎症性疾病。在一篇赫尔岑作为第一作者的论文中,他们称之为“生物多样性假说”, [9] 而接下来,他们会对其进行验证。

理想的方法是,通过实验改变孩子家中和后院所接触到的生物多样性,并且跟踪随访几十年的时间。理论上说这是可行的,但整个过程费钱费时。还有一个方法是比较生活在俄罗斯和芬兰的卡累利亚人的生活和与外界生物接触的状况,但这在当时的条件下很难做到。最后,他们选择研究芬兰的一个地区,自2003年以来哈赫泰拉和赫尔岑就在当地从事研究工作。他们要验证生活在拥有较少生物多样性家庭中的青少年(14—18岁)是否更容易出现免疫系统紊乱,继而容易患过敏和哮喘。

这片区域接近方形,面积足有1万平方千米。区域内有一个小镇、大小不一的村庄和一些散落的房屋。哈赫泰拉和赫尔岑随机挑选了一些家庭。几乎所有被选中的家庭都多年没有搬过家,这些青少年也就能在一栋房子里长大(这在别的地方几乎不可能)。人们可能会说,研究者应该挑选更多样化的地区,或者在不同的区域挑选家庭。这项研究有许多值得挑刺儿的地方,但正如生态学者丹·詹曾(Dan Janzen)常说的:“莱特兄弟的飞机不是在雷雨天气试飞成功的。” [10] 汉斯基、哈赫泰拉和赫尔岑选择在能控制尽可能多外部因素的地方开展研究,并充分利用了手头的数据。

研究团队检测了青少年的过敏情况,也检测了后院里和青少年皮肤上的生物多样性。他们猜想,后院的生物多样性较匮乏的孩子,皮肤上的生物种类也更少,而且他们也更容易患过敏。他们通过计数后院非本土物种、本土物种和稀有本土物种的种类来估计生物多样性。每种植物都有与之相关的细菌、真菌甚至相关的昆虫,因此,统计植物可以大概获得其他生物的状况。相比于其他生物,植物也更方便统计,它们肉眼可见(相对于微生物),而且不会移动位置(相对于蝴蝶或鸟类)。 研究人员通过测量青少年优势手前臂正中皮肤上的细菌种类来评估皮肤上的生物多样性。统计细菌生物多样性的方法和在研究罗利市人们家中生物多样性时所用的方法类似。通过测量青少年血液中IgE抗体的浓度来反映过敏状况。总体而言,IgE浓度越高,过敏反应就越强烈。研究者们也检测了IgE水平较高的青少年对猫、狗或艾叶等特定抗原的过敏情况。

整个研究直接明了,各司其职。哈赫泰拉负责检测血样,赫尔岑收集皮肤样本检查细菌种类,汉斯基给植物取样并评估植物多样性。最后,大家集体分析数据。这是激动人心的时刻,他们即将获得伟大的发现,尽管从某些方面看来这一发现有些离谱。

汉斯基和同事们看着眼前的数据,既激动又紧张。这些青少年家周围的生物多样性真的会有影响吗?尽管他们已经尽可能控制了影响因素,但预测人们健康状况的差异是相当困难的。尤其是对汉斯基来说,这更令人头疼。他很快体会到,研究人比研究屎壳郎和蝴蝶要难得多。他希望他们之前能先做个实验。他担心如果没有发现规律,那这次研究就是一场空。或许他们应该多挑选一些青少年,多研究一些国家或者多跟踪几年。

结果他们发现,研究数据反映的结论相当清晰。那些自家后院里稀有本土植物种类较丰富的青少年,其皮肤上的细菌种类和其他人不同。他们皮肤上的细菌更多样,尤其是那些和土壤相关的细菌种类更多。这些细菌或许是在孩子们在后院玩耍时附着到皮肤上的,或通过打开的门窗进到室内,在孩子们活动甚至睡觉时附着在身上的。而且,后院稀有本土植物种类较多、皮肤上细菌的种类也较多的孩子患过敏的风险更小,甚至患任何过敏的风险都更小。 [11] 这几位科学家此前并没有做相关实验,他们仅仅是注意到了一种相关性,但这种相关性最终与他们的假说完全一致。

植物种类越多,γ—变形菌纲( Gammaproteobacteria )的细菌种类更多,而在较少患过敏的青少年身上,它们也更常见。40多年前,相关实验表明人类皮肤上变形菌纲某些细菌的丰富程度随季节变化而变化。 [12] 而梅根·特梅斯在黑猩猩的窝里收集到的样本的检测结果也表明,γ—变形菌纲细菌的丰富程度是随季节而变的。汉斯基、哈赫泰拉和赫尔岑还发现,变形菌纲细菌的丰富程度在不同地方也不一样。不管是对猫、狗、马、桦树花粉、猫尾草还是艾草的过敏,青少年身上γ—变形菌纲特别是不动杆菌属( Acinetobacter )细菌的种类越多,患过敏的风险就越小。在接下来的研究中,汉斯基、哈赫泰拉和另外一组研究人员通过实验(同样在芬兰)证明皮肤上某种不动杆菌数量较多的个体的免疫系统,会生成较多和维持免疫稳态有关的化合物。 [13] 当人为地增加实验室小鼠和不动杆菌的接触后,小鼠也会生成同样的化合物。

细菌多样性,特别是不动杆菌属细菌的多样性有助于维持免疫稳态,这一理论还需要通过比较俄罗斯和芬兰治下卡累利亚青少年皮肤上的细菌状况来加以验证。哈赫泰拉为此展开了一项独立研究。俄罗斯的卡累利亚人家后院的生物多样性应该比芬兰要丰富,事实的确如此。俄罗斯的卡累利亚人皮肤上细菌的多样性也应该更丰富,事实也正是这样。那么,俄罗斯的卡累利亚青少年皮肤上不动杆菌属细菌的数量也应该更丰富。果不其然。

从他们的研究结果中,我们可以清晰地看到:接触多样的本土植物和本土植物多样性影响皮肤上γ—变形菌纲细菌(以及肺和肠道中有相似作用的其他细菌)多样性两者之间的关联,而γ—变形菌纲细菌会激活免疫旁路,防止过敏反应。 [14] 在几千万年历史中,我们几乎不用特意做什么就能接触到多种多样的细菌。野生植物和可食用的植物上都有多种多样的γ—变形菌纲细菌。它们与种子、果实和植株共生,在我们呼吸的空气中、吃下的食物中、走过的土地上,它们无处不在。后来,人类开始在室内生活,这些细菌也随之消失了。在冷藏保存的蔬菜上很少有这些细菌,经过烹饪后更是不见踪影。它们在国际空间站中无处可寻,而在我们研究的大部分公寓住宅里也很稀少。或许不仅后院里的细菌,室内盆栽植物和新鲜水果蔬菜上的γ—变形菌纲细菌也同样有益。 [15] 为了验证γ—变形菌纲细菌的作用,科学家们需要改变后院植物的多样性,将多种多样的植物带到室内,让人们食用经过(或未经)处理的新鲜蔬菜水果,观察几年后,看这些变化会不会影响免疫系统健康。我们可以把这比作斯诺取下霍乱把手,只不过这样做是为了恢复生物多样性。这是可行的,但还没有人去真正实践。 不过,另一项研究也达到了类似的效果,它基于对阿米什人(Amish) 和哈特派信徒(Hutterite)的儿童和实验室小鼠观察所得结论。

阿米什人和哈特派信徒都是在18—19世纪来到美国的。两者的遗传背景特别是已知与哮喘有关遗传基因的状况相似。他们的生活方式也很类似:吃德式农场制作的食物,家庭人口众多,会打疫苗,喝未消毒过的牛奶,生活其他方面也极其相似。他们都不看电视,也不用电。两个族群的人都不认同饲养宠物,养家畜都是为了干活出力的。和族群之外的人通婚意味着背叛。乍看上去,两者的遗传因素、生活方式和生活经历都差不多。从生物学角度看,两者的主要区别是哈特派信徒施行工业化农业种植,使用拖拉机和杀虫剂,种植的农作物种类相对较少。相反,阿米什人仍然沿用传统农业生产方式,用马作为劳力。和哈特派儿童相比,阿米什儿童的身体与田地、动物和土地的联系更直接。另外,阿米什人的房子大门和畜栏只有约15米的距离,而哈特派的房屋和农场常常隔得很远。正如汉斯基、哈赫泰拉和赫尔岑的理论所预见的,由于这些差异,阿米什人很少得哮喘;而哈特派的哮喘患病率比美国其他大部分地区都要高。就像后院野生植物种类较少的芬兰孩子一样,哈特派儿童体内针对一些常见抗原所产生的IgE抗体的浓度也较高。两者免疫系统的差异,还不仅仅反映在IgE抗体的浓度上。

最近,由芝加哥大学和亚利桑那大学的科学家和医生所领导的一个科研团队比较了阿米什人和哈特派儿童的免疫系统功能。芝加哥大学的研究者研究了两者的血清之后发现,当受到与细菌细胞壁相关的一种化合物的侵袭时,阿米什儿童血液中产生的信号分子——细胞因子(cytokine)更少。而且,他们血液中白细胞的种类和数量也不同,与炎症有关的嗜酸性粒细胞更少。此外,他们血液中的中性粒细胞也不同,这些中性粒细胞更平和,不会不加辨别地发动攻击。最后,阿米什儿童体内有较多与免疫抑制相关的一种单核细胞(monocyte,也是一种白细胞)。简单来说,哈特派孩子的免疫系统就像校园小霸王,时刻准备打架,而阿米什孩子的免疫系统更老实。

科研团队认为,消除阿米什人生活环境中灰尘和其中微生物对免疫系统影响的方法之一,就是让那些患有炎症性疾病的人接触这些灰尘。伦理上不允许人体实验,但可以用小鼠代替。研究者制作了患有和过敏性哮喘类似的慢性炎症性疾病的小鼠模型。一接触到鸡蛋蛋白,这些小鼠就会出现哮喘症状,蛋白就是它们的克星。研究者用三种方式来处理小鼠。第一组每2—3天用蛋白喷鼻一次,持续一个月。第二组用蛋白和哈特派卧室中的灰尘喷鼻,频率与第一组相同。第三组用蛋白和阿米什人卧室中的灰尘(后来实验表明阿米什人卧室灰尘中所含细菌种类更多,或者说生物多样性更丰富)喷鼻。接触蛋白后,第一组小鼠出现了和哮喘相似的症状。这结果在意料之中。第二组小鼠的过敏症状比只用蛋白喷鼻的小鼠更严重。那第三组小鼠呢?阿米什人卧室中的灰尘几乎完全抑制了小鼠对蛋白的过敏反应。这些灰尘中的生物不仅可以预防过敏,它们甚至能让发生过敏反应的小鼠恢复,尽管这些小鼠每两天就会被它们最怕的蛋白喷鼻一次。 [16] 另外一个芬兰团队的实验表明:来自芬兰农村牲口棚中的灰尘(赫尔辛基公寓中的灰尘可不行)对小鼠有类似的效果。 [17] 这倒不是说你得了哮喘,就要跑到阿米什人的卧室或芬兰农村的后院里去吸土(尤其不能私闯民宅),但这也许意味着你要增加自己接触到的生物多样性,来自户外的生物多样性。

阿米什人家中灰尘的特殊性可能在于:其中的γ—变形菌纲细菌与汉斯基团队的预测相一致,它促发了肺部(而不是皮肤上)的免疫调节通路。但即使在肺部和肠道触发免疫调节通路的不是变形菌纲的细菌,而是其他的细菌,比如说厚壁菌门( Firmicute )或者拟杆菌门( Bacteroidete )的细菌,甚至是某种真菌,汉斯基团队的研究工作也增进了我们的理解。这关乎他们的具体发现,但也关乎他们提出的假说:随着我们接触到的植物多样性以及动物、其他生物多样性的减少,我们接触到有益生物(包括变形菌纲的细菌在内)的机会也减少了。我们可以将其理解为一种概率。假如有一定种类的细菌,人们必须要与之接触以保持健康,那么(假设我们甚至不知道去哪找这些细菌)你所接触到的植物、动物和土壤越多,越有可能碰到这些有益菌。你接触到的种类越少,你越不可能接触到有益细菌,那些能激活先天免疫系统、维持嗜酸性粒细胞的正常功能的细菌。不过概率就是概率,也有可能你接触到丰富的生物多样性,仍没有获得有益细菌。就像俄罗斯那边的卡累利亚青少年也会患过敏一样,阿米什儿童同样也可能患过敏,只不过概率要更低。

如果我们能确定哪些细菌对人有益,并且让人们接触它们,使其发挥作用,那当然是最理想的,但目前来说,我们才刚迈出未知的迷雾,开始了解慢性炎症疾病。可能需要多年的研究才会了解得更透彻。以粪便移植为例,粪便移植是治疗艰难梭菌感染的最好方法。移植前,患者会接受大剂量抗生素治疗,随后医生会将健康人的粪便以及其中的微生物移植到患者体内,帮助重建菌群平衡。这种方法效果显著,正常菌群的恢复抑制了艰难梭菌的繁殖,许多病人因此得救。在医生们看来,粪便移植是那些已经毫无办法的病人的救星。微生物学家也认为这种技术是崭新的,代表着未来的趋势。但这也说明我们不知道哪些细菌是必须的。在对其了解得更深入前,最好的办法是恢复整个肠道生态,让所有的菌群都繁殖兴旺,充满活力。

科学家都喜欢预测并且加以验证,而科学所带来的社会政治领域的改变,是最容易预测的。我在此预言,未来10年,市面上将出现多种治疗慢性炎症的药物和疗法。仍有科学家会说人是因为缺少与绦虫、钩虫或其他寄生虫接触才生病的;其他科学家则会提出是因为没有接触变形菌纲的细菌;另一些则会说是缺少某种特定的细菌。不同的实验室还会对究竟是哪一种细菌各执一词:有人会说,食物中要含有这些细菌,而另一些人则会认为水中含有细菌更必要;同时,还会有科学家发现导致人们更容易罹患此类疾病的易感基因。因为基因的差异,不同的人群应该接触不同种类的细菌。不过,在这些研究中,遗传学家将会发现(已经晚了)他们选取的样本都是白人男大学生,如果让他们重新选取真正多样化的样本,情况将变得更加复杂。最后,科学家们将得出结论,为了保持健康,人们需要接触或者说应该接触的细菌,取决于人们的居住地甚至是文化,或许人们可以从中推出一个完美的模型,指导每个人的生活。对此我不敢保证,但我们要试着解开这些疑惑。斯诺发现了霍乱的传播方式,遏制了疫情的蔓延,而致病菌的确定,使得人们可以检测水,确保饮用水安全,从而结束疫病的传播。

因此,在透彻了解这些问题以前,我们可以接受现状,采取并不完美但肯定有所帮助的方法。由于周围世界生物多样性的减少,人类几乎全天生活在生物种类匮乏的室内,我们接触到的物种和历史上的大不相同,种类大大减少,而克罗恩氏病、哮喘、过敏、多发性硬化等疾病也变得更常见。我们能为子孙后代做些什么?要给孩子们提供和多种多样生物接触的机会,增加他们获取对健康有益的细菌的概率。这就好比你尽量多买些彩票,中大奖的机会也会更大。

试着在家周围种植各种植物,亲近它们,打理、观察它们,躺在植物丛中午睡。在室内种植丰富的植物,可能也有同样的好处。试着打造一片花园,亲手打理,或者回归阿米什人的生活方式,在后院养一头奶牛,这也会有好处。同时,我们要确保人们所需要的多样物种在未来仍然存在。就像哈赫泰拉2009年在文章中呼吁的那样——“保护蝴蝶”,我们要保护周围的生物多样性。为了人类自身的可持续发展,我们必须保护蝴蝶。蝴蝶的种类越多,意味着微生物也更丰富,而那些还有待研究的有益健康的生物也更多样。保护蝴蝶,也是在向汉斯基致敬。2016年5月10日,他带着对蝴蝶的爱离开人世,终其一生都痴迷于大自然的运作方式。他知道,尽管蝴蝶扇动翅膀不会改变天气,但是蝴蝶的灭绝、蝴蝶和其他生物赖以为生的植物的消失,会导致我们的健康问题。生物多样性,是人类健康生活所必需的,在后院和我们家中,甚至沐浴喷头里都需要多种多样的生物。 S93XAtN2lCLmhdQeoUpsB++titd/ZT5mrxQ4BRfEWZayuA/uIZ6hGwKI90T6yRTh

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