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紫菜只爱日本胃:海洋微生物与肠道细菌交换基因

来源:未解之谜(www.49363.com)时间:2020年07月03日全文预计924个文字,阅读约需3分钟

紫菜只爱日本胃?

  法国科学家们在研究海洋微生物如何消化海藻时,意外得到了一个令人大吃一惊的关于日本人的结果……

紫菜只爱日本胃:海洋微生物与肠道细菌交换基因

  俗话说“一方水土养一方人”,不同地方的人们有不同的饮食习惯,比如寿司,众所周知,这是日本人的最爱,而欧美人却可能对此“感冒”。一直以来,我们都认为这只不过是一种口味上的喜好,但科学家的最新研究发现,某一特定的人群可能只能从某一特定的饮食中摄入能量。也就是说,只有日本人才能消化包寿司的紫菜,并获取能量,而北美人就没有这种能力。这一令人吃惊的实验结果或许可以表述为:日本人的胃天生就是为寿司而生的。相关研究结果已发表于著名的《自然》杂志。

意外的发现

  来自法国布列塔尼沿岸的罗斯寇夫生物研究所的化学家Mirjam Czjzek及其同事,一开始只是在研究海洋微生物如何消化海藻,他们对一种以海藻为食的海洋细菌非常感兴趣,并发现它能产生一种酶来分解海苔——也就是我们平常用来制成紫菜皮卷寿司的材料。要知道,海藻细胞壁的成分不同于陆生植物,构成海藻的多聚糖含有成串的硫分子,需要特殊的酶才能将它们分解。就如同一把钥匙开一把锁,一种特定的酶只能分解特定结构的多聚糖。

紫菜只爱日本胃:海洋微生物与肠道细菌交换基因

  科学家们找到了他们关注的酶,为了进一步确定这种酶的种类和作用,科学家分析了编码酶的基因,然后使用名为BLAST的计算方法扫描基因数据库,开始在公共数据库中大量比对筛选这些基因,希望找到这些基因还有可能潜伏在哪里,究竟有多少其他细菌拥有相同基因,这样也就能找到究竟还有哪些细菌有可能产生这种酶来消化海藻。

这一常规操作的结果使科学家们大吃一惊——

  意料之中的是,研究人员在几乎所有生活于海洋的细菌中都发现了这种基因;而几乎所有的陆地生物都不携带这种酶的遗传基因。这非常好理解,因为海洋细菌主要以海苔等海藻为食,而陆地生物并不需要消化海藻。但是,陆生生物中却有一个例外,而且这个例外竟然来自于人类的肠道样本。也就是说,这种酶并不局限于海洋生物中存在,它们还存在于人体肠内的细菌中——一种叫做Bacteroides plebeius的细菌,它们被发现存在于日本人体内。

  这一结果让科学家们十分兴奋,为了进一步确定实验结果,并搞清这些酶是否仅仅为日本人所特有,研究小组将13个日本人与18个北美人的微生物基因组进行了对比。结果是13个日本人中有5人带有这种肠道细菌酶,而18个北美人中连1个也没有。

紫菜只爱日本胃:海洋微生物与肠道细菌交换基因

发生在4万年前……

  实验的结果听起来非常有意思,酶-海洋细菌-日本人-紫菜,当这些关键词被串联起来,有些东西变得清晰起来。虽然这种酶在人体内存在的比例仅为 5/13,看起来很低,但科学家目前只是在日本人体内发现了这种酶,北美人却没有。科学家们立即意识到4万年前发生了什么事,让我们一起来还原一下——

  很久以前,刚刚抵达日本列岛的人们,与其他大洲的人们并没什么不同,只吃高等植物,Bacteroides plebeius也像生活在人体肠道内的其他微生物一样,已经拥有自己的基因序列,可以产生很多不同的消化酶来分解不同的食物,其中一些酶能够分解人自身的酶无法消化的食物,从而让人们得到更多的热量和营养。

  那个时候,这些肠道细菌产生的酶中还不包括可以消化海苔的酶,因为消化海苔并不必要。但在4万年前时,岛上的海苔成了饮食的一部分——或许是因为自然灾害粮食减产,或许是因为人多地少,或许仅仅就是为了尝鲜,总之,人们开始吃紫菜之类的海苔。

紫菜上的海洋微生物

紫菜只爱日本胃:海洋微生物与肠道细菌交换基因

  当然,那时的卫生水平还达不到无菌消毒,于是,日本人吃紫菜时也不可避免地吃进了紫菜上的海洋微生物。紫菜里的多糖营养基慢慢对于肠道细菌产生了吸引力,为了消化这些多糖,肠道细菌和紫菜上的海洋微生物进行了一笔“交易”, 海洋微生物把自己一部分酶基因给了肠子里的微生物,而肠道细菌从此也就携带了这种能分解海藻类的遗传基因,并具备了消化紫菜获取能量的能力。

  如此看来这是一场对人类和微生物都很划算的非常公平的交易。但由于北美人当时没有选择紫菜作为自己饮食必需的一部分,当然海洋细菌也不会来“无私馈赠”。经过长年累月的进化积累,成就了今天的状况。

  科学家们相信,当日本人开始吃鱼、虾和贝类等其他食物时,来自海洋的细菌也会不请自来,同时也会与肠道细菌交换遗传基因片段。这些细菌在以后很长的时间中,通过多种方式逐渐成为了人类身体的一部分,帮助我们消化食物,摄入能量,发挥巨大的作用。

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