田野

與其他動物比起來，人類的年齡結(jié)構(gòu)實屬罕見：幼兒依賴父母的時間之長在自然界中異乎尋常，而年長者在喪失生育能力以后還要生活很多年，這在自然界中也不多見。

那些寄居于人體的小小住客——統(tǒng)稱為微生物，是否在塑造和保持人類這種非同尋常的特性方面起到了積極的作用？

最早提出這一命題的是紐約大學(xué)朗格尼醫(yī)學(xué)中心的醫(yī)學(xué)和微生物學(xué)教授馬丁·布雷澤，他得到了來自范登堡大學(xué)的生物數(shù)學(xué)家格萊恩·韋伯的支持，后者用數(shù)學(xué)模型對該命題進行了證實。兩人聯(lián)合發(fā)表了一篇名為《寄主死亡是人體內(nèi)微生物積極作用的結(jié)果》的文章，該文早些時候在線發(fā)表在美國的《微生物學(xué)》雜志上。

科研人員已知，每個物種，無論植物還是動物，都是某種特定微生物群落的寄主。人體內(nèi)大約有1 0 0萬億個微生物細胞，數(shù)量是人體細胞的1 0倍。一直以來，科研人員都認為微生物群落對寄主的影響非常有限，但是，最近的研究發(fā)現(xiàn)，微生物對人體的作用遠不止幫助消化和產(chǎn)生氣味，它們還有助于大腦發(fā)育、機體生長和預(yù)防感染。這項新的研究為完全基因組進化理論提供了有力支撐，認為達爾文自然選擇的對象并非只有單個機體，同時還包括機體內(nèi)的微生物群落。布雷澤在幽門螺桿菌實驗發(fā)現(xiàn)了微生物對人類年齡結(jié)構(gòu)的影響——幽門螺桿菌是一種細菌，全世界一半以上的人胃里都有這種細菌。

幽門螺桿菌是一種存活于人的胃液中的有益細菌，在人的大半生里與寄主和平相處、共榮共生。1 9 9 6年，布雷澤發(fā)現(xiàn)幽門螺桿菌可以調(diào)節(jié)胃酸水平。但是，幽門螺桿菌也是導(dǎo)致胃癌的常見病因，年齡越大，患胃癌的概率越高。

布雷澤認為，一個真正的共生體就是這樣一種有機體，在你年輕時能讓你保持活力，年老時又可以讓你因此喪命。這對個體來說并不是一件好事，但有利于整個族群。

韋伯的專長就是用非線性微分方程來描述動態(tài)的生物過程。因此，微生物學(xué)家向韋伯求助，看他能否用數(shù)學(xué)模型對這一想法進行證實。

他們一致同意采取的方法是，建立一個早期狩獵部落人口模型，來觀察微生物在其中扮演的角色。

為沒有太多資料可供研究，我們無法了解幾千代以前的人類到底發(fā)生了什么?！?/p>

韋伯說，“但是微分方程體現(xiàn)的是變化，通過對不同變化進行比較，可以掌握當(dāng)時的更多情況?！?/p>

一個基本假設(shè)就是，在1 0萬代人的時間里，人類變化并不是很大，尤其是，人類壽命可以高達1 2 0歲——這幾乎是人類壽命的極限了。在現(xiàn)代社會中，由于衛(wèi)生條件的改善、重體力勞動的減少、糧食供應(yīng)的增加和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展（比如抗生素的使用），一些高致死率疾病已被廣泛根除，人類壽命得以延長，但人類的平均壽命還是相對較短。

模型將整個人口劃分為三個年齡組：青少年、育齡人群、衰老人群，通過將生育率和死亡率做不同組合來觀察人口的相應(yīng)變化。在對生育率和死率做出最充分的估測后，科研人員確定了一個基準線，然后根據(jù)特定微生物的分布來調(diào)整死亡風(fēng)險。

在一個版本的實驗?zāi)Ｐ椭校?研究人員加入了志賀氏菌——這是在全球范圍內(nèi)導(dǎo)致瘧疾的主要致病菌。這種疾病的致死人群僅限于兒童，但死亡率越來越高，從而導(dǎo)致人口銳減。

在另一個版本的實驗?zāi)Ｐ椭?，研究人員加入的致死因子是幽門螺桿菌，該病菌的致死率隨寄主年齡的增加而增高。這一次，他們發(fā)現(xiàn)衰老人群的比例下降，下降部分人口對糧食與資源的需求轉(zhuǎn)為青少年所用，從而使青少年人口有所增長。最終結(jié)果就是，青壯年人口上升，社會系統(tǒng)穩(wěn)定性也更大。

模型實驗的結(jié)果與布雷澤的觀點一致，即進化有可能使人體微生物環(huán)境更適合諸如幽門螺桿菌這類以衰老人群為目標(biāo)的細菌的生存。細菌為保持人口穩(wěn)定所做的任何事情都終將使其受益，因為如果人口的穩(wěn)定性崩潰的話，細菌也就失去了賴以生存的寄主。研究人員決定將生育率加倍，觀察下一步會發(fā)生什么。結(jié)果是，出現(xiàn)了一個不穩(wěn)定的社會系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，伴隨災(zāi)難（造成人口大量流失的重大事件）而來的，是一個由繁榮和崩潰組成的災(zāi)難性循環(huán)。

在另一次變動中，科研人員增加了狩獵人群中老年人的比例，他們發(fā)現(xiàn)，此舉并未造成人口大幅下滑。

除了證實微生物可能塑造了人類年齡結(jié)構(gòu)這一命題外，韋伯還發(fā)現(xiàn)，模型實驗揭示了人口增長的一個基本事實：人類的生育率和死亡率可以恰到好處地支持人類特殊的年齡結(jié)構(gòu)。

“如果你能溯回到三四萬年前，世界人口總共就只有三四萬，而且分散于非洲、歐洲和亞部分地區(qū)?！表f伯說，“那么，我們只是比較幸運？還是我們的祖先足夠強壯，可以應(yīng)付任何環(huán)境變化和自然災(zāi)害，從而使我們有幸存活下來？根據(jù)公式計算的結(jié)果，答案是，我們的祖先足夠強壯。