人類(lèi)壽命，真由微生物決定？

田野

與其他動(dòng)物比起來(lái)，人類(lèi)的年齡結(jié)構(gòu)實(shí)屬罕見(jiàn)：幼兒依賴(lài)父母的時(shí)間之長(zhǎng)在自然界中異乎尋常，而年長(zhǎng)者在喪失生育能力以后還要生活很多年，這在自然界中也不多見(jiàn)。

那些寄居于人體的小小住客——統(tǒng)稱(chēng)為微生物，是否在塑造和保持人類(lèi)這種非同尋常的特性方面起到了積極的作用？

最早提出這一命題的是紐約大學(xué)朗格尼醫(yī)學(xué)中心的醫(yī)學(xué)和微生物學(xué)教授馬丁·布雷澤，他得到了來(lái)自范登堡大學(xué)的生物數(shù)學(xué)家格萊恩·韋伯的支持，后者用數(shù)學(xué)模型對(duì)該命題進(jìn)行了證實(shí)。兩人聯(lián)合發(fā)表了一篇名為《寄主死亡是人體內(nèi)微生物積極作用的結(jié)果》的文章，該文早些時(shí)候在線發(fā)表在美國(guó)的《微生物學(xué)》雜志上。

科研人員已知，每個(gè)物種，無(wú)論植物還是動(dòng)物，都是某種特定微生物群落的寄主。人體內(nèi)大約有1 0 0萬(wàn)億個(gè)微生物細(xì)胞，數(shù)量是人體細(xì)胞的1 0倍。一直以來(lái)，科研人員都認(rèn)為微生物群落對(duì)寄主的影響非常有限，但是，最近的研究發(fā)現(xiàn)，微生物對(duì)人體的作用遠(yuǎn)不止幫助消化和產(chǎn)生氣味，它們還有助于大腦發(fā)育、機(jī)體生長(zhǎng)和預(yù)防感染。這項(xiàng)新的研究為完全基因組進(jìn)化理論提供了有力支撐，認(rèn)為達(dá)爾文自然選擇的對(duì)象并非只有單個(gè)機(jī)體，同時(shí)還包括機(jī)體內(nèi)的微生物群落。布雷澤在幽門(mén)螺桿菌實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了微生物對(duì)人類(lèi)年齡結(jié)構(gòu)的影響——幽門(mén)螺桿菌是一種細(xì)菌，全世界一半以上的人胃里都有這種細(xì)菌。

幽門(mén)螺桿菌是一種存活于人的胃液中的有益細(xì)菌，在人的大半生里與寄主和平相處、共榮共生。1 9 9 6年，布雷澤發(fā)現(xiàn)幽門(mén)螺桿菌可以調(diào)節(jié)胃酸水平。但是，幽門(mén)螺桿菌也是導(dǎo)致胃癌的常見(jiàn)病因，年齡越大，患胃癌的概率越高。

布雷澤認(rèn)為，一個(gè)真正的共生體就是這樣一種有機(jī)體，在你年輕時(shí)能讓你保持活力，年老時(shí)又可以讓你因此喪命。這對(duì)個(gè)體來(lái)說(shuō)并不是一件好事，但有利于整個(gè)族群。

韋伯的專(zhuān)長(zhǎng)就是用非線性微分方程來(lái)描述動(dòng)態(tài)的生物過(guò)程。因此，微生物學(xué)家向韋伯求助，看他能否用數(shù)學(xué)模型對(duì)這一想法進(jìn)行證實(shí)。

他們一致同意采取的方法是，建立一個(gè)早期狩獵部落人口模型，來(lái)觀察微生物在其中扮演的角色。

為沒(méi)有太多資料可供研究，我們無(wú)法了解幾千代以前的人類(lèi)到底發(fā)生了什么?！?/p>

韋伯說(shuō)，“但是微分方程體現(xiàn)的是變化，通過(guò)對(duì)不同變化進(jìn)行比較，可以掌握當(dāng)時(shí)的更多情況?！?/p>

一個(gè)基本假設(shè)就是，在1 0萬(wàn)代人的時(shí)間里，人類(lèi)變化并不是很大，尤其是，人類(lèi)壽命可以高達(dá)1 2 0歲——這幾乎是人類(lèi)壽命的極限了。在現(xiàn)代社會(huì)中，由于衛(wèi)生條件的改善、重體力勞動(dòng)的減少、糧食供應(yīng)的增加和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展（比如抗生素的使用），一些高致死率疾病已被廣泛根除，人類(lèi)壽命得以延長(zhǎng)，但人類(lèi)的平均壽命還是相對(duì)較短。

模型將整個(gè)人口劃分為三個(gè)年齡組：青少年、育齡人群、衰老人群，通過(guò)將生育率和死亡率做不同組合來(lái)觀察人口的相應(yīng)變化。在對(duì)生育率和死率做出最充分的估測(cè)后，科研人員確定了一個(gè)基準(zhǔn)線，然后根據(jù)特定微生物的分布來(lái)調(diào)整死亡風(fēng)險(xiǎn)。

在一個(gè)版本的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校?研究人員加入了志賀氏菌——這是在全球范圍內(nèi)導(dǎo)致瘧疾的主要致病菌。這種疾病的致死人群僅限于兒童，但死亡率越來(lái)越高，從而導(dǎo)致人口銳減。

在另一個(gè)版本的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，研究人員加入的致死因子是幽門(mén)螺桿菌，該病菌的致死率隨寄主年齡的增加而增高。這一次，他們發(fā)現(xiàn)衰老人群的比例下降，下降部分人口對(duì)糧食與資源的需求轉(zhuǎn)為青少年所用，從而使青少年人口有所增長(zhǎng)。最終結(jié)果就是，青壯年人口上升，社會(huì)系統(tǒng)穩(wěn)定性也更大。

模型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與布雷澤的觀點(diǎn)一致，即進(jìn)化有可能使人體微生物環(huán)境更適合諸如幽門(mén)螺桿菌這類(lèi)以衰老人群為目標(biāo)的細(xì)菌的生存。細(xì)菌為保持人口穩(wěn)定所做的任何事情都終將使其受益，因?yàn)槿绻丝诘姆€(wěn)定性崩潰的話，細(xì)菌也就失去了賴(lài)以生存的寄主。研究人員決定將生育率加倍，觀察下一步會(huì)發(fā)生什么。結(jié)果是，出現(xiàn)了一個(gè)不穩(wěn)定的社會(huì)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，伴隨災(zāi)難（造成人口大量流失的重大事件）而來(lái)的，是一個(gè)由繁榮和崩潰組成的災(zāi)難性循環(huán)。

在另一次變動(dòng)中，科研人員增加了狩獵人群中老年人的比例，他們發(fā)現(xiàn)，此舉并未造成人口大幅下滑。

除了證實(shí)微生物可能塑造了人類(lèi)年齡結(jié)構(gòu)這一命題外，韋伯還發(fā)現(xiàn)，模型實(shí)驗(yàn)揭示了人口增長(zhǎng)的一個(gè)基本事實(shí)：人類(lèi)的生育率和死亡率可以恰到好處地支持人類(lèi)特殊的年齡結(jié)構(gòu)。

“如果你能溯回到三四萬(wàn)年前，世界人口總共就只有三四萬(wàn)，而且分散于非洲、歐洲和亞部分地區(qū)?！表f伯說(shuō)，“那么，我們只是比較幸運(yùn)？還是我們的祖先足夠強(qiáng)壯，可以應(yīng)付任何環(huán)境變化和自然災(zāi)害，從而使我們有幸存活下來(lái)？根據(jù)公式計(jì)算的結(jié)果，答案是，我們的祖先足夠強(qiáng)壯。