书 名:超级基因:如何改变你的未来
作者:【美】迪帕克.乔普拉 / 【美】鲁道夫.E.坦齐
定价:CNY 49.00
装帧:平装
页数:254
时间:2017-4-1
书籍简介:1.本书属于实用性生活类科普图书,观点极具颠覆性,认为人们在有生之年可以通过自己的活动和行为影响基因,从而改变自己的身体健康以及幸福指数,这与以前的基因决定论有很大不同。而且本书把人体内的微生物的基因也考虑在超级基因之内,这也是这些年基因研究的一项重大突破,或者说研究思维的转变。
2.两位作者不仅是综合医学领域的专家,而且是畅销书作者。本书原著出版后好评如潮,得到了14位科学家、医学家的大力推荐,相关媒体也有重点推荐。
一位新的强势参与者:微生物菌群
遗传学正处于知识大爆炸阶段。关于基因组和表观基因组的数据每天都在不断累积,这些数据每天增加的字节数不能以吉(GB)计算而要以特(TB)计算,也就是说每天增加10亿字节的数字信息,相当于吉字节的1000倍。要想理解这样巨大的数据群是很难的,大部分数据还没有人分析。令人意外的是,从另一个方向又涌入了一座喜马拉雅山那么高的数据群——微生物。从医学角度来说,微生物在大多数情况下被视为入侵者,当细菌和病毒突破身体的免疫防线时就会使人生病。但其实除了这些有害微生物之外,我们的肠道内还有对身体有益的微生物,它们生活在肠道内帮助我们消化食物。
胃肠专科的医生非常熟悉肠道内的各种症状,但绝大多数人并不了解这些身体中与细胞并存的微生物。如果我们服用抗生素,那么它不仅会杀死引起疾病的细菌,也会破坏肠道内的有益菌群。在通常情况下,当身体内的抗生素消失后,有益菌群就会自我恢复,只有出现腹泻症状才可能让我们注意到它们的存在。当人们在印度旅行时可能会患上“德里肚”,在墨西哥旅行时可能会招来“蒙提祖玛的复仇”,这两种疾病都是由肠道生态变化引起的,患者的主要症状都是急性腹泻。世界上不同地区的消化道微生物是不同的。除非有疼痛、不适、腹泻、腹胀或便秘这些症状,否则我们是不会注意到消化系统的,更不会从微生物的角度去了解。
然而,科学家们近来发现居住在我们体内的微生物的作用非常巨大,完全超乎我们的预料。原因我们在上文暗示过,人体含有100万亿个其他生物细胞(微生物)。正如之前提到的,这个数字意味着人体90%的细胞是微生物,同时也表明身体内绝大多数的遗传物质来自于微生物。人体内有超过100万个细菌基因,从数量上看远远超过体内约23000个人类基因。简单来说,人体就是由细菌菌群和上面附着的一些人体细胞组成的!成千上万的微生物种群主要存在于肠道中,有些也存在于皮肤、口腔或身体的其他位置。当我们绘制出完整的基因图谱,包括尽可能多的微生物种群基因图谱时,对它们的认识才可能初步形成。在了解自己的基因之前,有必要掌握遗传学关于微生物菌群的含义:这是所有微生物的生态学总称,它要比体内细胞的数量多9倍。这些微生物不是在更高的生命形式出现时突然降临到世间的。我们的身体细胞和百万亿微生物的共生关系跨越了浩瀚的时间长河,微生物第一次出现在35亿年前,而大约250万年前我们的智人祖先才出现,这在细菌进化的漫漫长路上也就是一眨眼的工夫。在人类进化的过程中,我们与这些细菌交互作用,影响了每一个器官,包括大脑的进化。科学家们目前还不能确定我们体内有多少微生物物种,估计会超过1000种,数量多到令人困惑。微生物对人类的影响正如有人描述的:“第二个人类基因组”“新发现的器官”“像热带雨林一样的细菌生态环境”。肠道会随时脱落大量细胞,结肠中每小时有1亿~3亿个细胞脱落,而小肠有10亿~30亿个细胞脱落。在肠道内壁微生物会自己形成一层生物膜,当然上面的微生物也会大量脱落—一份粪便样本中约40%的重量是微生物。
微生物菌群这一术语是由鲁迪的前同事、诺贝尔奖获得者、分子生 物学家约述亚•莱德伯格正式提出的。早在19世纪美国军医威廉•博蒙特 (1785—1853)就已经第一次提出了微生物菌群的概念。作为消化系统 生理学研究的先驱,他通过研究发现愤怒会妨碍消化。此后,我们还发 现人类从胚胎到死亡的过程中,大批肠道细菌会直接影响大脑和中枢神 经系统。此外,微生物菌群还每天调整着我们的免疫系统。 当微生物菌群的自然平衡被破坏、出现不协调时,我们称之为微生 态失衡,然而直到现在人类才发现这远远不止是消化问题,它会对整个 身体系统产生伤害。与微生态失衡相关的疾病范围在不断扩大,目前已 知的疾病类型数量已经相当惊人,包括哮喘、湿疹、克罗恩病、多发性 硬化症、自闭症、阿茨海默氏症、类风湿性关节炎、红斑狼疮、肥胖、 心血管疾病、动脉粥样硬化、癌症及营养不良等种种疾病。因此,人们 发现了新的思路,即它们都可以通过微生物菌群来治疗。
人们对微生物菌群的热情已经从兴奋到达狂热的程度,这一点可以通过媒体报道和所谓的益生菌产品广告了解到(宣传最广泛的是含有活性菌的酸奶),这些产品都有利于促进肠道内有益菌群的生长。从遗传学角度来看,微生物菌群有助于提高免疫系统功能并预防疾病。在亿万年的进化过程中,生物体内的微生物并不是简单地与之共存,它们的DNA已经渗入到生物体内的DNA中,现在微生物的DNA已经成为人类DNA的一个组成部分。这种相互依存的关系在人类物种进化中已经持续了几百万年,它们的相互关系为我们开拓了一个新的研究领域。另外重要的一点是,研究发现微生物和慢性疾病之间存在紧密的联系,并可能对每个人的生活产生重要的影响。肠道疾病(如肠易激综合征)肯定与微生物有关;饮食导致的消化问题以及代谢障碍会导致肥胖,因此肥胖与微生物也有天然的联系;令我们感到意外的是,看似毫不相关的疾病,如心脏病、1型糖尿病,癌症甚至精神类疾病都与微生物存在潜在的联系。
我们知道肠道菌群会产生神经活性化合物,并与脑细胞相互作用,甚至可以控制个体的基因表达。一旦认定肠道与大脑有紧密的联系,那么人体自身细胞与外来细胞之间就不存在什么沟通的障碍。如果肠道细菌会影响情绪甚至引发精神疾病,那么将会出现一种全新的身体理念,我们会在下文详细论述。(我们会在第2部分中介绍益生菌和其他饮食建议。)
从神秘到流行
人体内有数百种微生物,它们的基因组以及派生出的海量数据构成 了一个巨大的谜团。因为内容太多,我们要从几个不同的方面来理解 它。罗伯•奈特教授是科罗拉多大学的人类微生物学家,他在介绍微生 物菌群时说:“人体内的三磅微生物可能比体内基因组中任何的一个基 因都更重要。”人体内微生物菌群的重量与大脑的重量大致相当。人体 内微生物数量巨大,分布也非常广泛。奈特教授指出,它们主要分布在 肠道、皮肤、口腔和阴道处。这些不同区域的微生物和其遗传属性是完 全不同的,它们的生态系统有明显的区别,差别之大就如同北极与热带 的生态环境的差别。奈特教授的团队采集了250位健康成人志愿者的微 生物数据,并将其简化成一张类似地图的数据表。由联邦政府出资1.73 亿美元赞助的人类微生物菌群项目,为奈特教授的研究提供了微生物基 因组测序的海量数据库。
微生物的一个未解之谜是不同个体的多样性。奈特教授在2014年2月的TED演讲目前已被浏览了30万次以上。在这次微生物主题的演讲中,他罗列了一些有趣的事实,比如有人经常被蚊子叮咬而另一些人却不会,部分原因是我们皮肤上的微生物种类不同,它们对蚊子的吸引力也不同。而个体肠道内微生物种类的不同也可能决定非处方止疼药(如扑热息痛,即对乙酰氨基酚)是否会引起肝损伤。微生物的多样性使研究人员很难确定完全健康的微生物菌群的数量,但是现代人类的生活方式可能已对肠道多样性产生了负面的影响。微生物学家埃丽卡和贾斯汀•桑博格夫妇在2014年发表了一篇很有影响力的论文,他们在文中警告说,受各种因素影响,肠道微生物数量可能已经减少,原因之一是西方人饮食中蔬菜的含量偏低。蔬菜中所含的膳食纤维是一种益生纤维,它是微生物的食物,能刺激微生物生长。(益生纤维与益生菌不同,后者是肠道内补充的新菌种。)现代社会广泛使用的广谱抗生素也对微生物菌群产生了毁灭性影响。另一种可能的关联因素是现代人紧张的生活方式,因为无形的压力和紧张情绪也会改变微生物的生态环境。与基因活性类似,我们的微生物菌群也是动态的,可以把它想象成一个动词而非名词。
桑博格夫妇指出,现代西方人的饮食习惯是导致慢性病,特别是自身免疫性疾病(如过敏)患者增加的主要原因。微生物菌群不但能帮助代社会广泛使用的广谱抗生素也对微生物菌群产生了毁灭性影响。另一种可能的关联因素是现代人紧张的生活方式,因为无形的压力和紧张情绪也会改变微生物的生态环境。与基因活性类似,我们的微生物菌群也是动态的,可以把它想象成一个动词而非名词。调节免疫系统,在消化过程中它还会产生可以减轻炎症的化学副产品。越来越多的证据表明炎症与一系列疾病相关,这些疾病包括心脏病、高血压和各种癌症。肠道微生物菌群的减少正在损害我们的健康。桑博格夫妇明确指出其风险:“西方人的微生物菌群已经出现失调(对微生物不利),可能使人易患各种疾病。”
与其他许多类似的问题一样,人们很难准确评估这些风险,只有一些偏远地区的人们能免受肠道菌群被破坏的影响。《纽约客》在2014年12月发表了埃米莉•埃金的一篇文章,她在文中引用了与杰夫•利奇的对话。利奇是与桑博格夫妇合作的一位人类学家,他与非洲的哈扎族人生活了一年时间。300名哈扎族人现居住在坦桑尼亚,以狩猎为生。利奇告诉埃金:“我们必须到一个人们接触不到抗生素的地方,在那里人们仍然与斑马、长颈鹿和大象喝一样的水,并且在野外生活。”这种条件与当年智人进化的条件相同。利奇从哈扎族人的粪便样本中发现,“哈扎族人肠道内微生物菌群的数量看起来比世界上任何人群都多”。德国马克斯•普朗克进化人类学研究所的研究人员此前也曾研究过哈扎族人,他们发布的研究报告称,虽然哈扎族人体内存在一些以前从未见过的肠道细菌,但他们也缺乏西方人体内有益的微生物菌群。然而,利奇却完全相信哈扎族人肠道的遗传学优势,他将这些族人的一份微生物菌群样本植入了自己的肠道。
虽然是否存在大量的微生物菌群目前还没有定论,但这一事件在网上引发了病毒式传播,受到人们热捧。利奇移植微生物菌群的方法是用胶头滴管将哈扎族人的粪便注入自己的结肠。尽管这种行为听起来令人反感甚至抗拒,但现在YouTube网站上已经有专门的视频指导你如何自己移植肠道菌群。这个DIY的做法基于一个简单的逻辑:即使一个成年人的微生物菌群已经被削弱,但我们还可以找到没有被削弱的微生物菌群,如刚出生的婴儿或健康的小孩。为什么不尝试这种移植方法呢?美国食品和药品管理局(FDA)已经介入,禁止医生提供粪便菌群移植(FecalMicrobiotaTransplantation,FMT)服务,直到该菌群的临床试验项目得到批准之后方可进行。这一申请过程与批准一种新药的过程相同。但这依然无法阻挡人们对该移植行为的热情,现在这种行为已经转入地下,其他国家没有出台禁止医生提供此类服务的相关条款。粪便菌群移植的临床试验项目耗资巨大,而且一般需要经过7~10年的时间,美国食品和药品管理局的裁决使缺乏融资能力的小规模研究不得不中止。然而美国食品和药品管理局的做法也有其道理,正如《纽约客》作者埃金的文章所报道的,在人们并不清楚人类免疫缺陷病毒(HIV)可以通过血液传播时,数千人因为输血而感染了艾滋病(AIDS),这令当局不得不提高警惕。一些致病微生物(如甲肝病毒)就潜伏在肠道内。(食用沾染甲肝粪便的食物,而个体又对甲肝没有免疫力,只有在这种情况下才会感染甲肝,这通常发生在食品卫生条件很差的地区。)鉴于以上和其他未知的风险,美国食品和药品管理局不得不采取相当审慎的态度。
在粪便菌群移植过程中,将捐赠者肠道的微生物菌群全部植入受者 体内,却并不清楚这些菌群中包含什么物质,人们不应该冒这么大的风 险。尽管地下粪便移植情况混乱,操作过程令人不快,但它之所以风靡 是因为粪便移植对治疗很多慢性疾病有着巨大的潜力。用这一疗法治疗 克罗恩病就是一个例子。克罗恩病是一种肠道炎症性疾病,它会导致身 体虚弱和体重减轻,具体症状包括慢性腹泻、腹部疼痛和发烧。克罗恩 病患者被疾病折磨,往往生活贫困。引起该病炎症反应的原因尚不明 朗,除了肠道症状之外还可能出现其他并发症(如皮疹、眼部感染), 甚至引起糖尿病。 药物治疗对克罗恩病来说通常是无效的,有些严重的病例要通过手 术切除部分肠道。在20世纪50年代,一些敢于离经叛道的医生虽然不被 世人认可,但是他们相信可以用经过处理的健康捐赠者的粪便(在保证 卫生的条件下通过药丸或者经直肠提取)治疗克罗恩病。粪便移植的治 疗效果相当惊人,患者在短短几周或几个月内就得到痊愈。现在通过粪 便菌群移植治疗克罗恩病已经成为主流,即便有禁令在先,美国食品和 药品管理局也表示可以对此网开一面。
更令人吃惊的是,粪便菌群移植对某种病有奇效,即使是垂死的患者在几小时内都可以治愈。这种病就是艰难梭菌感染。艰难梭菌是一种细菌,该病与过量使用抗生素有关。据统计,有超过50万人患有艰难梭菌感染,有超过1万人因病情严重死亡。艰难梭菌感染患者一般为住院病人,过量使用抗生素导致其体内微生物菌群数量大大减少,产生大量耐药的艰难梭菌而致病。患者的症状与克罗恩病人类似,如严重腹泻。具有讽刺意味的是,艰难梭菌感染的标准治疗方法是给予一种抗生素——万古霉素。不过只要出现新的耐药菌株,这种药就会失效。我们在医学文献中找到几篇零星的报道,记载了使用粪便菌群移植方法治疗艰难梭菌感染非常成功的病例,患者几乎是在瞬间被治愈的。在几小时内,新植入的微生物战胜了艰难梭菌并将其赶出,令所有症状全部消失。针对这种情况,美国食品和药品管理局也同样网开一面。据此推断,如果粪便菌群移植可以医治这两种临床症状相同的严重破坏性炎症,而炎症又可能是许多慢性疾病的元凶,那么我们为什么不去说服一位身边最健康的人,使用他捐献的粪便自己操作粪便菌群移植呢?这就是自制粪便菌群移植在网上流行的原因。
没有人能证明采取上述手段是科学的或者这种粪便是有效的药物,我们坚决不能容忍这种行为(后文将会提到用其他更安全的方式来处理这些微生物菌群)。动物实验的发现预示着一场真正的革命即将到来。一个来自圣路易斯华盛顿大学的团队在2006年证明了在微生物菌群和肥胖之间存在显著的相关性。他们将一些小鼠经过基因改造使其患上肥胖症,然后将这些小鼠体内的一部分微生物植入到正常小鼠体内,使正常的小鼠也患上了肥胖症。这是第一次,至少对动物来说是第一次通过微生物菌群传播一种疾病。但最令人惊讶的是,移植这种微生物的小鼠与未移植的小鼠享用完全相同的食物后,前者变胖了,后者却没有变胖。
为什么在同一时间段摄入同样的食物会令一些小鼠肥胖而另一些不会呢?据推测,在消化食物时植入的微生物会以某种方式从食物中吸收更多的营养物质。这与过去的观点不一样,以前人们认为摄入多少热量就会产生相等的热量或能量。换句话说,如果一顿饭含4200千焦热量,每个健康的个体经过完全消化后将产生4200千焦能量。但是我们经常会听人说:“我喝水都能长胖。”这项新的研究表明这句话是有道理的。有些微生物菌群可能比其他菌群吸收更多的营养物质,胖人吸收得多,瘦人吸收得少。阿姆斯特丹的研究人员设想,如果将瘦人的粪便微生物移植到胖人体内,会不会使胖人达到减肥的效果?到目前为止,这一设想并没有实现。受试者显示胰岛素敏感性增强(这是确定热量是被正常代谢还是作为脂肪进行存储的关键),但他们的体重并没有减轻,而且这种效果在一年后也消失了。这可能需要配合更多的治疗,或者再从瘦人体内提取专门的“致瘦”微生物菌群。到这里我们还没有展开整个遗传学的故事,但可以发现它非常复杂。
目录
封面
扉页
版权信息
版权声明
内容提要
作者简介
精彩书评
其他
前言 好基因、坏基因和超级基因
引言 为什么是超级基因?亟待解决的问题
第1部分 变化的科学
第1章 如何改变你的未来?表观遗传学的出现
第2章 更好的记忆力
第3章 从适应到变革
第4章 一位新的强势参与者:微生物菌群
第2部分 选择科学生活方式,全面提升健康水平
第5章 饮食结构:摆脱炎症
第6章 压力:隐藏的敌人
第7章 锻炼身体:把良好的愿望变成行动
第8章 冥想:健康生活的核心?
第9章 睡眠:虽然还很神秘,但必不可少
第10章 情绪:如何获得更大的成就感
第3部分 引导自身的进化
第11章 身体的智慧
第12章 意识推动进化
结语 真实的你
附录
附录1 复杂疾病的遗传学线索
附录2 有关DNA的最大悖论
附录3 表观遗传学与癌症
致谢