編譯 ｜ 李木子
即使是嚴格的素食主義者也需要微生物幫助消化植物。盡管人類口腔、胃和腸道中的酶可以分解糖果、馬鈴薯中的簡單碳水化合物，但不能分解植物細胞壁的關鍵成分——纖維素。事實上，人體依靠腸道細菌來完成這項工作。
3月15日，研究人員在【科學】報道稱，數千年前，人類可能首次從奶牛或其他反芻動物身上獲得了這些有益微生物。然而，該研究小組得出結論，現在，這些微生物在一些人群中正變得越來越稀少，尤其是在工業化國家。
纖維素（左）和腸道哈氏真桿菌。圖片來源：ITZIK-MIZRAHI
這可能歸咎於人類越來越沈迷於速食和包裝食品。沒有參與這項研究的美國哈德遜醫學研究所微生物學家Samuel Forster說，食用高度加工食品「似乎改變了這些細菌群落，而這些變化可能對人類健康產生不利影響」。
幾年前，以色列賓·古萊恩大學微生物生態學家Itzik Mizrahi和Sarah Morais發現，一種名為cttA的基因不僅存在於奶牛腸道細菌中，也存在於人類腸道微生物中。人體依賴腸道細菌將膳食纖維分解為副產品，如短鏈脂肪酸，以保持免疫系統和心血管系統的運轉，並幫助完成新陳代謝。微生物學家在深入研究人類腸道微生物組，即腸道組織中各種細菌的混合物之前發現了一種處理纖維素的細菌，但它缺乏cttA基因。
Morais、Mizrahi和同事想知道在人類腸道微生物中能否發現其他的奶牛細菌基因，於是他們開始尋找含有cttA的其他微生物和其他基因。這些基因能夠編碼一種被稱為纖維素體的分子復合物，這種復合物可以分解纖維素，對奶牛和其他反芻動物的消化至關重要。科學家掃描了近5000個牛腸道微生物DNA樣本和92143個人類腸道微生物DNA樣本，最終確定了62個完整的人類和奶牛微生物基因組，並進行了分析。
研究小組報告稱，透過比較這些基因組中的纖維素體編碼基因，他們發現3種人類腸道微生物的纖維素體與奶牛細菌的纖維素體非常相似。Mizrahi認為，早期農民可能在大約1萬年前的馴化初期處理這些奶牛糞便時，首次獲得了這些細菌。一旦進入人體，這些反芻動物的微生物就會適應新環境，變得多樣化。
為了更好地了解這段歷史，研究人員在墨西哥和美國西南部1000至2000年前的人類糞便，以及現代狩獵采集者和農民的糞便中尋找纖維素降解細菌。他們將所有這些數據與工業化國家的人類微生物數據進行了比較。
研究表明，幾個世紀以來，在工業化國家中，特定的纖維素降解細菌菌株已經減少甚至消失，這很可能是因為那裏的飲食中含有較少纖維素，而這些微生物需要纖維素才能茁壯成長。超過40%的古人樣本中含有這些細菌，而1/5的現代狩獵采集者和農民樣本中也有這些細菌。但研究小組報告稱，在丹麥、瑞典、美國和中國等地，只有不到1/20的人擁有這些細菌。研究人員說，如果沒有這些細菌，消化纖維素將非常困難。
比利時根特大學微生物生態學家Tom Van de Wiele說：「歸根結底，工業化似乎使我們的腸道失去了豐富的微生物多樣性。透過剝奪飲食中的膳食纖維，我們失去了使腸道更健康的微生物。」
然而，丹麥技術大學生物化學家Bernard Paul Henrissat表示，未來還需要做更多工作確定纖維素是否真的被人體腸道微生物分解；如果是的話，是哪種細菌分解的。美國密西根大學醫學院微生物學家Eric Martens也質疑這些細菌的工作方式是否與它們在奶牛中的消化方式匹配。他指出，反芻動物需要很長時間才能分解纖維素，在人體內，這些細菌可能只處理更易消化的纖維素。
相關論文資訊：
https://doi.org/10.1126/science.adj9223
