我们与体内肠道细菌的关系似乎是单方面有利的交易，实际上，远比我们所曾想象的还要公平。肠道细菌有助人体的发育，甚至向我们的细胞发出信号。

　　人体约含10¹⁴个细胞，其中，十分之一属人体本身，其余为寄居体内或体表的细菌。这些微生物覆盖于人体的皮肤、鼻腔与咽喉内面，以及自口至肛门的整个消化道。人体细胞较细菌大10至100倍。但事实仍然是，人体不只是个体，人体还是走路的群落。

　　这些群落组成成员间远不斯文但保持距离。对小鼠、大鼠和猪的消化道的研究揭示出一个非常复杂的共生系统；在该系统，细菌与哺乳动物细胞亲密共事，这在系统外是罕见的。这种关系显然对细菌有利——它们得到免费食宿——但是， 这种关系对细菌的多细胞盟友也有好处；它影响动物幼期消化道、免疫系统、或者甚至部分神经系统的成长发育。研究人员从不同的物种——诸 如乌贼与豌豆——所 发生的事件得到启示：实际上，细菌与哺乳动物细胞可藉给对方基因组发出信号而引起类似事件。

　　“所有这些东西——微生物、 免疫系统、肠道细胞——是缠绕一起的，”华盛顿大学分子生物学家杰夫 · 戈登(Jeff Gordon)说，“每个成员影响其它成员，没有一件事是独立发生的。”

　　寄居的细菌并不只享受肠道的施舍，而是有所回报的。去除寄居的细菌后宿主所发生的事件是最明显的证据。剖腹产出并饲养于无菌孵箱的小鼠，其消化道较正常小鼠有明显肿胀及其它征候。而且，无菌小鼠较正常小鼠远为易感，只需100个活病菌便足以使它罹病。而使正常小鼠罹病，需要1亿个活病菌。因为，寄居的细菌机械地阻挡非群落成员的病菌，使之没有立足之地；或分泌化学物质，拒斥病菌。

　　消化道细菌的慷慨大度，不仅这些。它们生产V，这是动物不能从食物获得的。在反刍动物，诸如牛的消化道细菌分解植物组织中的纤维素，释出可消化的葡萄糖。

　　几十年来，这种多半良性的关系使一些微生物学家困惑。这些“共生”的细菌，有些只见于肠表面粘膜，其余则寄居于肠管上各种缝隙。当动物初生出来，它们怎么知道到肠管的什么地方繁殖？一旦立定足跟，它们又如何抗拒新细菌的不断涌入？为什么这些小人国的有些“人”与我们和平共处多年后，竟转而无情地为害甚至致我们于死地？怎么免疫系统就不和这些肠道闯入者作斗争？它们表面不也有大量的与非寄居细菌一样的蛋白质分子；如在非寄居细菌，不也要激发剧烈的、有时是致死的免疫反应么？

　　“我们把这现象叫作共生反论，”伦敦大学细胞生物学家布立安 · 亨德森( Brian Henderson)说，“如 果微生物区系齐全，上皮细胞完整，把它们放置一起，人们会预期发生炎症，但炎症不会发生。

　　诸如豆科植物与其根部的固氮菌之结合的研究揭示，化学通讯可能是这种不寻常的稳固关系之关键。这些共生菌能激活一些植物的某些基因，使其根部长出微小的根瘤，为细菌提供寄居场所。作为回报，植物获得现成的氮供应。研究人员现已从植物与细菌两者鉴定出几十种编码调控植物根部变形的化学物质的基因。两者来回通话之频繁，可与植物发育时其体内细胞间的通话媲美。但本例涉及的通话，是在两个不同界的物种的基因组之间。

　　类似的亲密关系也发生于细菌与动物之间的证据正日渐增多。就说截尾乌贼与费氏弧菌的关系，该弧菌是一种发光菌，孳生于乌贼的发光器的外套腔。乌贼白天躲在海岸浅水沙滩里，晚间出来寻食，弧菌开始发光，掠食动物从下看去，乌贼就像天上的星星。

　　但是，真正吸引像戈登这样的研究人员的注意的是，细菌如何影响与乌贼发光器有联系的不同组织的发育的。当乌贼感知费氏弧菌，覆盖其发光器人口的特化细胞用纤毛摆动助水流进，协助细菌迁入定居。据太平洋生物医学研究中心的玛格丽特 · 麦克福尔-恩盖(Margaret McFall-Ngai)的研究，一旦细菌定居，它们以某种方式启动乌贼之激发细胞程序死亡的基因，除去这些特化细胞。

　　覆盖于细菌寄居处的口状隐窝上的细胞，也受费氏弧菌影响而变形。它们肿胀到正常大小的4倍，其上的丝状物变得更粗、更长、更多，似乎要缚住进来的客人。正如豆科植物根部，在细菌影响下，乌贼组织进行了根本性改变。“细菌实际上参与了动物机体的发育，”恩盖说。

　　类似的事情是否也发生于更为复杂的哺乳动物的消化道？对大鼠、小鼠和猪的研究表明，答案是肯定的。结果揭示，无菌实验动物与相应正常动物在肠道结构上有一系列差异。在无菌动物肠壁内的舌样绒毛较长，而肠隐窝较浅，其组成细胞较少。此外，散在于肠道的免疫组织发育不良、控制肠道运动的神经较稀疏。

　　无菌实验动物肠道结构变化与特定细菌有联系的确实证据发现于1995 年。东京微生物研究所的吉则鱼见崎研究组以有隔丝状菌饲喂无菌小鼠，激发出该鼠的许多变化，包括柱状细胞与杯状细胞之比上升，肠道细胞新生率上升，还有覆盖肠壁细胞表面之特定脂质化合物的类型变化。

　　那么，细菌与消化道细胞是如何通话的？戈登已花了10年时间，试图搞清幼小鼠的小肠如何发育，并以之外推至婴儿。肠隐窝大量产生未分化细胞，它们移动至微绒毛，发育成四种分化细胞之一。发育成何种细胞，取决于它们开启和关闭哪些基因。戈登已经发现，这仅仅取决于细胞在微绒毛上的位置。因此他怀疑环境中的某些东西——可能是微绒毛表面的细菌——激发了细胞的基因。

　　为深入研究，戈登简化了研究内容。他选择一个肠管特征——肠细胞表面岩藻糖的分布情况——为指标，以不同细菌饲喂无菌实验小鼠，观察肠细胞表面岩藻糖分布的变化。

　　小鼠初生21天内，岩藻糖分子覆盖于下部小肠细胞表面。随后，岩藻糖水平下降，至少在无菌小鼠是如此。但一旦饲以肠道细菌，肠细胞又开始生产岩藻糖。

　　为找出是何种细菌起的作用，戈登实验室的一位学者莱恩 · 布莱(Lynn Bry)饲喂无菌小鼠一次一种细菌。第一种细菌未影响岩藻糖的生产；第二种也没有。但是，当她用一种叫做Bacteriodes thetaiotaomicron的类杆菌饲喂后，不仅肠细胞开始生产岩藻糖，而且，细菌数与岩藻糖分子数相关，表明细菌与肠细胞间互发信号。信号的性质仍属秘密，但1999年6月在芝加哥举行的美国微生物学会的一次会议上，戈登及其博士后诺娜 · 胡波(Lora Hoper)报道，细菌只是当它们感到岩藻糖的供给减少时才发出化学信号，而不是肠细胞不停地大量地生产岩藻糖分子时。

　　戈登把整个胃肠道里忙于亲密通话的其它种类的细菌设想为经过几百万年共同进化之磨砺的高度相互作用的群落的一部分。“小鼠刚生下时，肠细胞可能在表面预备好营养素，指引细菌早期的定居繁殖，”他说，这能解释寄居的细菌怎样找到其在肠道的孳生地，所有小鼠在初生21天内其下部小肠为何生产岩藻糖。细菌一旦定居，其保持食物供应的能力，当能解释它们怎样立住脚跟，抵御随小鼠食物进入的一批批后来的细菌的竞争。

　　虽然没有过硬的证据，范德比尔特大学的微生物学家马丁 · 布莱塞(Martin Blaser) 说，肠细胞与其寄居的盟友间可能有类似的通话。肠细胞是否释出直接开关细菌基因的化学物质，或用巧妙的选择性营养素来选择特定的细菌株，或在细胞表面显示特定的受体，或用抗体逐走不需要的细菌目前还不知道。但根据布莱塞的看法，所有上述机制可能都起作用。

　　细菌与肠细胞间的亲密联盟，正引起医学界的惊奇。拿幽门螺杆菌来说，它与胃溃疡的联系自从90年代早期被广泛接受后，已有数百万美元花费在探寻从胃里根除它的方法，但在近半数健康人的胃里发现该菌。这使一些研究人员怀疑，该菌是否作为正常细菌区系的一部分，可能给宿主以某些好处？ 1999 年4月，瑞典卡洛琳斯卡研究所斯塔凡 · 诺马克( Safan Normark)领导的研究组证实，幽门螺杆菌释放的一些化学物质，对大肠杆菌、沙门氏菌及其它更加潜在为害的细菌有毒(Naure，VolL398，P671)， 这加强了上述怀疑。“我曾花费许多年来证实幽门螺杆菌是病原菌，”布莱塞说，“现在我认为，它是共生菌，偶而使人罹病。”

　　进一步观察菌-肠关系不仅能了解幽门螺杆菌和其它细菌为何偶而从共生菌变为致病菌，且为过去几世纪的医术——吞下活细菌治疗肠感染与其它肠疾患——注入科学的合理性； 用菌-肠通话之信号的分子于治疗也能变为现实。以周期性肠肿胀为特征的慢性肠炎，与在无菌实验小鼠所见者并无不同，本疗法可能有效。

　　说我们每个人都只是庞大的、走路的生物群落的一个成员， 我们会感到震惊么？ 可能不会。亨德森指出，“生物学关心交互作用。”

　　[ New Scientist，1999年6 月26日]