How our microbes make us who we are

Rob Knight is a pioneer in studying human microbes, the community of tiny single-cell organisms living inside our bodies that have a huge — and largely unexplored — role in our health. “The three pounds of microbes that you carry around with you might be more important than every single gene you carry around in your genome,” he says. Find out why.

Rob Knight
Microbial ecologist

2,201,777 views | Rob Knight • TED2014

Min Wang, Translator
Lidong Zhuo, Reviewer
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我们人类一直都关注着身体健康， 但却并未找到其中的关键之处。 拿古埃及人举个例子： 他们非常关注身体的各部分， 认为在来生会用到， 但是他们却忽略了一些部位。 比如这个部分。 尽管他们非常小心地保存着胃，肺， 肝，等等， 但是他们会把大脑搅成糊 然后从鼻子抽出， 然后扔掉， 这其实也符合逻辑， 大脑究竟能为我们做什么呢？ 但是请想一下， 如果我们身体里有一个被忽略的器官， 和大脑有着同样的重量， 而且和我们是谁息息相关， 但是我们对它却不甚了解， 也并未重视过它。 想象一下，通过新的科学进步， 我们能够开始去理解它 对于我们如何看待自己的重要性。 你难道不想多了解它一些么？
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结果呢，我们真的有那样的东西， 我们的肠道， 或是说肠道的微生物。 但不只有我们肠道中的 微生物很重要， 遍布我们全身的微生物 对于区分我们和其他人 也有着非常深刻的意义。 举个例子，你有没有发现有些人 比一般人更招蚊子。
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事实上，那些个人野营的 趣闻也证明了这一点。 举个例子，我很少会被蚊子咬， 但是我的爱人阿曼达很招蚊子， 原因是我们的皮肤上 存在着不同的微生物， 会产生不同的能够被蚊子 察觉的化学物质。
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现在，微生物在医学界 也有非常重要的作用。 举个例子，你肠道里微生物的种类 决定了是否某种止痛剂 会对你的肝有毒害作用。 它们同样还决定了其他药物 是否适合你的心脏。 另外，如果你是一只果蝇， 你的微生物还会决定 你愿意和谁发生性关系。 我们还没有在人类身上证明这一点， 不过也许只是时间上的问题。（笑声）
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微生物有着非常多的功能。 它们帮助我们消化， 调整免疫系统， 防御疾病， 它们甚至会影响我们的行为。 这些微生物菌落的分布图 会是什么样的呢？ 也许分布不会和这个一模一样， 但是对理解生物多样性很有帮助。 世界不同的地方有不同的生物分布， 非常直接的反映了 不同地域的特征。 对于微生物也有类似的分布， 但是我得坦白的说： 显微镜下，所有的微生物都长的一样。 所以我们不去直观地识别它们， 我们会观察它们的 DNA ， 在一个叫做“人类微生物工程”的项目中， NIH 为这个项目投资了 1.73 亿美元， 几百名研究者聚集起来 共同绘制出所有 了 A， T， G， C 这些碱基， 以及人体内所有 这些微生物的分布图。 所以当我们把它们放在一起的时候， 看起来是这个样子的。 有点难分辨出哪种微生物 分布在哪里对不对？
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我的实验室做的就是 开发计算机技术， 让我们可以将这些 万亿字节的序列数据 转化成更直观有效的分布图， 当我们从 250 个健康的志愿者那里 取来微生物数据的时候， 这个分布图看上去是这个样子。 每一个点都代表着 一整个微生物菌落中的 所有复杂的微生物。 看，我之前说过它们看上去都一样。 这里每一个点都代表着 一个微生物菌落， 来自一个健康志愿者的 某个身体部位。 所以你能看到图中不同的部分 有不同的颜色， 就像分开的大陆一样。 研究结果显示 不同的身体部位 有着不同的微生物。 我们用绿色标记了 左上角的口腔微生物菌落。 右上角蓝色的是 皮肤上的微生物菌落， 紫色的是阴道内的菌落， 然后在最低下， 棕色的是排泄物中的菌落。 在过去的几年里， 我们发现了不同身体部位之间的 微生物存在巨大差异。 如果我只看同一个人 口腔中和肠道中的微生物， 这两个部位微生物菌落 也有着天壤之别。 这个差别要比珊瑚礁中的微生物 和牧场上的微生物的差别大得多。 所以仔细想一下， 你就会感到不可思议。 这就意味着，人们身体尺寸范围内的 微生物生态的差别 要比地球上数百英里间的差别还大。
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这也不是说在同一身体部位 两个人的菌落就看上去基本一样。 也许你已经听说 我们人类的 DNA 几乎完全相同。 就 DNA 而言，你和你旁边坐着的人 有99%的相似度。
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但是对于你肠道中的微生物就不同了： 就肠胃中的微生物而言， 你和你旁边的人 也许只有10%的相似度。 所以这就像这个草原上的细菌 和这个森林里的细菌的差异一样大。
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那么就像我刚才说的， 这些不同的微生物有着不同功能， 从消化食物 到与各种疾病， 代谢药物相关联，等等。 它们是怎么做到这些的呢？ 一部分是因为 虽然我们肠道中的微生物 只有 3 磅