摘记与随笔 | 演化新视角：“人无完人”，微生物也是你的一部分！

『宿主-微生物系统』

在我们几十年乃至几个世纪的研究中，我们低估了微生物的影响。人体体表和体内分布的共生微生物，80%生活在消化道内，其种类超过1000种，重量可达2公斤，细胞总数超过1014 个，约为人体自身细胞数量的1.3倍。

如果一些生物形状特征的基因存在于微生物中，而不是动物身上，那么我们就需要用系统性的方法从整体上来看待宿主-微生物系统了。

“人无完人”，人体的微生物光体重就占了一公斤。2012年，发育生物学家 Scott Gilbert 和他的同事在《生物学季评》（The Quarterly Review of Biology ）上发表了一篇论文，文中他们宣称：“我们从来就不是什么完整个体。”如果想了解全生物（holobiont）的演化，我们需要把全基因组（hologenome）作为研究单位。

在演化中，是否应该为微生物所作的贡献正名？

全基因组确实能影响到宿主，但是作为宿主之一的我们——人类，能继承全基因组吗？

这其实是现在争论的焦点。

很多生物学家持怀疑态度，表示微生物仅仅是组成了一个整体，但这并不意味着能将其视为一个可选择的单元，更何况，它们并不能直接遗传。并没有足够的证据表明共生微生物的直接遗传能使得全生物成为一个连续的演化个体。即便是共享同一个微生物环境，个体间直接的遗传也还是掌控演化方向的关键。

进一步讲，自然界中长期存在的共生关系并不意味着他们有共同的利益。批评者们认为全生物是一个会误导人的理论框架。共生关系是一个生态群落而不是一个个体，宿主与微生物的共生确实重要但这不意味着我们要把已有的演化论的知识抛在脑后。

纷争之下，必有蹊径

“It’s the Song, Not the Singer.”进化生物学家W. Ford Doolittle说到。他和前同事Austin Booth一起创建了这个颠覆性的概念，并把它命名缩写为ITSNST（他们将滚石乐队的这支歌曲“The Singer Not The Song”意义反转），旨在说明这个理念攫取了全基因组生物学的精华——即不同族系之间稳定的交互模式网络，而这和特定的生物种类无关。其实这些交互过程本身就形成一种特定的“进化脉”（evolutionary lineage）。

论文：

It’s the song, not the singer: an exploration of holobiosis and evolutionary theory

地址：

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10539-016-9542-2

达尔豪斯大学（Dalhousie University）大学的进化生物学家W. Ford Doolittle

Doolittle 和 Booth 从观察到的现象入手——肠道微生物组在许多细菌分类群中含有多种多样的物种和菌株，它们共同参与循环代谢，其中一些细菌将营养物质转化为代谢物，其他细菌再以此为基础产生不同的代谢物，最终这些代谢物能“造福”宿主，循环往复。过程中许多步骤都可以通过肠道中的无数菌株完成，这使得每种菌株都可能是多余的。但循环本身会持续作用。

这种循环网络所在之处，微生物都会在其中占有一席之地。这些稳定的循环网络已经成为各微生物谱系（lineages）的（进化）结构之一，或者说是它们的一种谋生方式。

“如果你能转变一下思维，开始思考它们交互的模式，当你下一次研究实体的菌落时，可以将这些网络作为研究的单位。”Booth 说，“这是对传统思维的挑战，这些谱系（lineages）的物质基础并不是关键（它们之间的交互作用才是）。”

Doolittle 和 Booth 形象地用歌曲的文化传播做类比，“经典歌曲经久不衰，主要是因为一直有喜欢唱它们的人。”Doolittle说。作为个体的音乐人来去匆匆，但留下的歌曲却会在后世代代流传。类似地，一旦存在代谢网络，不同的生物谱系可以通过这些相互作用过程不断进化，同时进化也加强了这些交互作用，因为这个网络的机制满足了所处个体或者基因对“自利”的趋逐。

通过差异持久性加强选择的这种模式并不是前所未有的——以“模因”（meme）形式出现的思想文化演变虽然存在争议，但很多人认为它至少是合理的（“模因”概念本身受到基因的生物学概念的启发）。类比一下，代谢相互作用就可以看作是一种“模因”，并且它通过“招募”大量微生物来持续运作。

注：模因（meme）源自Richard Dawkins所著《自私的基因》 （The Selfish Gene）一书，其含义是指“在诸如语言、观念、信仰、行为方式等的传递过程中与基因在生物进化过程中所起的作用相类似的那个东西”。现多用于指代快速广泛传播的文化现象。

不过这个全生物框架本身还存在着很多问题，许多进化生物学家目前对差异再生（differential reproduction ）的观点并不赞同，而且如何定义代谢网络还不明确。

前景

人体和微生物共同组成一个“超级生物体”，新一代测序技术和生物信息学分析，为肠道微生物相关研究打开了一扇门，从此世界各地的科研人员疯狂地涌入了肠道微生物与宿主关系的相关研究，开创了微生物学、生态学和基因组学等领域的新方向。