亲密|趣谈:有菌千里来相会?关系越亲密,菌群越相近?
编者按:
为什么许多动物具有社会性,已经有很多很好的并且令人信服的答案。然而最近的研究发现,社会性的产生可能与微生物传播之间也存在着密切联系。或许,为了传播有益的微生物是许多动物进化出社会性的原因之一。
今天,我们特别关注发表在 SAPIENS 杂志上关于社会性与微生物组的文章。希望该文能够为诸位读者带来一些启发。
安博塞利的狒狒
某天清晨,在肯尼亚南部安博塞利国家公园广阔的平原上,Susan Alberts 用纸杯和木制压舌板采集了一只名叫 Yoruba 的雌性狒狒留下的粪便。
Alberts 是一位杰出的灵长类动物学家。她是杜克大学人类进化学系的主任,也是该校生物系的教授,同时还是安博塞利狒狒研究项目1的联合主任。
不过,这个清晨,她的工作并不那么光鲜亮丽——收集 Yoruba 的便便。
收集完便便后,Alberts 拿着盛有便便的杯子来到临时搭建的实验室——一个 4×4 米的泥土屋,然后给杯子做好标记。接着,她会根据样本的用途,使用特定的化学物质来处理样本。
“这是给 Beth 的。”Alberts 边说边给其中的一个杯子里加了一些福尔马林。
【 亲密|趣谈:有菌千里来相会?关系越亲密,菌群越相近?】Beth Archie 是美国圣母大学的生物学家,也是安博塞利项目的副主任,负责该项目微生物组部分的研究。
1971 年,安博塞利狒狒研究项目正式成立,当时,微生物组研究还没有引起人们的关注,这个项目的初衷是为了揭示灵长类社会行为的进化缘由。
从项目启动至今,安博塞利的科学家们跟踪了数千只狒狒,并在社会关系方面获得了许多重大发现,还在 Science 和 Nature 等著名科学期刊上发表了相关的论文。
此外,他们还收集了很多狒狒的粪便。20 年来,这些粪便样本主要用于检测狒狒的 DNA 和甾体激素。
但是,大约 5 年前,这些粪便样本中的微生物和记录的狒狒社会交往情况共同揭示了令人惊讶的联系。
人体承载着大量的微生物,这些微生物被科学家称为“微生物组”,而粪便样本可以为我们提供肠道菌群的信息。
长期以来,科学家们一直认为肠道菌群的组成很大程度上是由饮食和环境决定的,但是来自安博塞利狒狒的样本却发现狒狒的社会生活可以有效预测菌群的组成。
这一发现激发了人们对动物社会性的新想法。一种理论提出,共享微生物可能会带来之前未被认识到的好处,而这些好处反过来又会促使我们在进化过程中产生某些相互作用。
换句话说,我们的社会生活塑造了我们的微生物组,而这些微生物可能会反过来影响我们的社会生活。
如果真是如此的话,每个喷嚏、亲吻或拍后背的行为可能都是一幅更大的拼图的一部分。这些社交行为可能比人们想象的更具有益处。现在,人类学家和生物学家正通过研究安博塞利的狒狒来探索这一观点。
安博塞利国家公园位于肯尼亚,靠近坦桑尼亚边境。
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安博塞利国家公园位于肯尼亚,靠近坦桑尼亚边境。
微生物的传播
每一种动物,从大黄蜂到人类,都有自己的微生物组,更确切地说,是几个微生物组。消化系统、皮肤和身体的其他部位都有微生物,它们各自组成了肠道菌群、皮肤菌群或者是其他部位的菌群。
在过去的 10 到 15 年中,DNA 测序技术的进步使我们有可能以更高的分辨率来探索这些微生物组的多样性。Archie 说:“每个人都对这种多样性感到震惊。”
同时,人们也发现了微生物越来越多的益处。虽然有些微生物具有不利影响,比如可能会引发疾病,但是大部分微生物是中性的,甚至有很多具有积极作用,它们或可增强宿主的免疫系统、产生维生素、帮助消化,还能防止有害细菌的滋生。
然而直到最近,关于微生物组和社会性之间联系的研究仍然聚焦于病原体和感染上。如果你的孩子在日托中心,或者飞机上你周边有咳嗽和打喷嚏的乘客,你立马会想到:微生物可以通过身体接触或共享同一环境将疾病从一个人传染给另一个人。
一些研究人员提出,对感染的恐惧或可解释为什么人类对陌生人具有根深蒂固的警惕2。
不过,越来越多的迹象表明,伴侣之间发生的微生物传播在起着其他作用。
例如,大黄蜂会被一种致命的寄生虫感染,这种寄生虫对大黄蜂的蚁后尤其不利。2011 年,研究人员发现,大黄蜂携带的某种微生物可以通过蜂巢进行传播,从而保护黄蜂免受这种寄生虫的侵扰——这是一个社会传播具有有益作用的典例3。
微生物还可能会改变某些生物的互作方式。
在一些啮齿类动物的研究中,特定的细菌存在或缺失会影响老鼠的社交行为4;肠道菌群能够帮助果蝇吸引其配偶5,这是因为微生物可以影响宿主荷尔蒙的产生,比如催产素,一种在社会关系中起重要作用的物质。
至于人类,我们知道,同住一间房子的人之间也会互相传播微生物。
2014 年,微生物学家 Jack Gilbert 和他的同事研究了 7 个家庭和他们住处的微生物6。他们发现不同家庭所拥有的微生物群落不同,这些群落可用于鉴定区分不同的家庭。此外,在研究期间有 3 个家庭搬家了,一起被搬走的还有他们的微生物。
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