科学探索|与人类和动物共同进化的“有益微生物”( 二 ) 与人类和动物共同进化的“有

罗森伯格意识到，他偶然发现了一个重要的生物学现象：一种不是通过基因突变或重组，而是通过微生物调节而发生的适应过程。这种改变发生得非常快，只用了三年时间，可能还在珊瑚虫的寿命范围内。正如传染病可以像野火一样在种群中蔓延，导致疾病和死亡，有益微生物也可以迅速扩散，促进健康并提高存活率。
“如果疾病可以快速传播，”罗森博格说，“为什么有益微生物不能快速传播呢？”他将这个更广泛的概念称为进化的“全基因组理论”（hologenome theory）。分子生物学家理查德·杰斐逊在1994年首次使用了这个术语，认为在对多细胞生物进行基因分析时发现的微生物不应被视为污染，而应视为所研究生物的组成部分。
独立提出这个术语的罗森博格认为，一个有机体及其相关的微生物——即所谓的“共生功能体”（holobiont）——是一个单一的进化实体，这是进化中的一个选择层级，我和你的竞争不仅基于我的基因，还基于我的细菌。
一些人认为，罗森博格研究的大西洋枇杷珊瑚（学名：Oculina patagonica）是一种由船只带到地中海的入侵物种。另一些人则认为，这是一个原生物种，只是由于环境变化而扩展了其生存范围。无论如何，大西洋枇杷珊瑚分布范围的不断变化揭示了地球生命所面临的一个现实问题，即在所谓的“人类世”（Anthropocene），没有任何生态系统不会受到人类的影响。这就意味着，从珊瑚到青蛙，再到人类自身，各种各样的生命形式都承受着多种新的选择压力。
我们有充分的理由担心大规模灭绝的发生。不过，在这个生物界发生剧变的时期，我们也会偶尔看到微生物促成其他生物快速适应环境的例子。环境保护主义者尤其关注这些动态，因为这很可能成为一个新的支点，能帮助我们探索如何提高某些野生动物的存活几率。与此同时，研究者已经将人体微生物视为影响我们健康和疾病的重要因素之一，尽管在历史上并未受到重视。
“有益微生物流行”
达尔文告诉我们，物种不是静态的，生命在无数的压力下不断发生着变化。从自然选择理论提出至今，生物学家们就一直在争论这些变化发生的速度有多快。在达尔文发表《物种起源》一个世纪后，基因组的发现似乎划定了一个上限。动物的进化速度取决于优势基因产生和传播的速率，也取决于现有基因组通过有性繁殖进行的重组。但后来又出现了“表观遗传学”，认为某些适应性可以更快地发生，无需改变基因本身，只需改变现有基因转化为活生命体的方式。
罗森博格等研究者提出了一个更加快速的过程：生物体可以通过转换共生微生物来更快地适应环境变化。微生物的迅速传播是导致流行病如此可怕的重要原因，而这一特质可能也推动了生物的大规模适应。
为了寻找支持全基因组理论的证据，罗森博格和其他研究者将目光投向了人类微生物组的研究，特别是对艰难梭菌（学名：Clostridium difficile）的研究。人们在住院期间，以及在使用针对其他病菌的抗生素“清除”了体内的细菌后，往往会感染上艰难梭菌。患者最终可能会精神错乱、痛苦不堪，并因持续不断的带血腹泻而变得虚弱。
艰难梭菌对抗生素的耐药性越来越强，大约有五分之一的患者会在进一步治疗中失败。对这部分人来说，“粪便移植”几乎可称为奇迹。这种方法是将健康人的粪便以灌肠或药片的形式“植入”饱受艰难梭菌折磨的患者肠道，其治疗艰难梭菌的有效率达到94% 。科学家认为，该疗法之所以奏效，是因为能短时间内完全恢复肠道微生物生态系统的功能。捐赠者的肠道菌群剥夺了艰难梭菌的生态位，将其从肠道中“淘汰” 。