我们体内的微生物是、如何塑造了我们
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0:01 - 0:05我们人类一直都关注着身体健康,
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0:05 - 0:09但却并未找到其中的关键之处。
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0:09 - 0:12拿古埃及人举个例子:
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0:12 - 0:16他们非常关注身体的各部分,
认为在来生会用到, -
0:16 - 0:18但是他们却忽略了一些部位。
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0:18 - 0:20比如这个部分。
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0:20 - 0:23尽管他们非常小心地保存着胃,肺,
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0:23 - 0:24肝,等等,
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0:24 - 0:28但是他们会把大脑搅成糊
然后从鼻子抽出, -
0:28 - 0:29然后扔掉,
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0:29 - 0:31这其实也符合逻辑,
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0:31 - 0:33大脑究竟能为我们做什么呢?
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0:33 - 0:37但是请想一下,
如果我们身体里有一个被忽略的器官, -
0:37 - 0:39和大脑有着同样的重量,
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0:39 - 0:42而且和我们是谁息息相关,
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0:42 - 0:45但是我们对它却不甚了解,
也并未重视过它。 -
0:45 - 0:48想象一下,通过新的科学进步,
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0:48 - 0:50我们能够开始去理解它
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0:50 - 0:53对于我们如何看待自己的重要性。
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0:53 - 0:55你难道不想多了解它一些么?
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0:55 - 0:58结果呢,我们真的有那样的东西,
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0:59 - 1:01我们的肠道,
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1:01 - 1:03或是说肠道的微生物。
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1:03 - 1:06但不只有我们肠道中的
微生物很重要, -
1:06 - 1:08遍布我们全身的微生物
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1:08 - 1:11对于区分我们和其他人
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1:11 - 1:13也有着非常深刻的意义。
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1:13 - 1:15举个例子,你有没有发现有些人
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1:15 - 1:20比一般人更招蚊子。
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1:20 - 1:24事实上,那些个人野营的
趣闻也证明了这一点。 -
1:24 - 1:27举个例子,我很少会被蚊子咬,
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1:27 - 1:29但是我的爱人阿曼达很招蚊子,
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1:29 - 1:32原因是我们的皮肤上
存在着不同的微生物, -
1:32 - 1:36会产生不同的能够被蚊子
察觉的化学物质。 -
1:36 - 1:40现在,微生物在医学界
也有非常重要的作用。 -
1:40 - 1:42举个例子,你肠道里微生物的种类
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1:42 - 1:46决定了是否某种止痛剂
会对你的肝有毒害作用。 -
1:46 - 1:51它们同样还决定了其他药物
是否适合你的心脏。 -
1:51 - 1:53另外,如果你是一只果蝇,
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1:53 - 1:57你的微生物还会决定
你愿意和谁发生性关系。 -
1:57 - 1:59我们还没有在人类身上证明这一点,
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1:59 - 2:03不过也许只是时间上的问题。(笑声)
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2:03 - 2:06微生物有着非常多的功能。
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2:06 - 2:07它们帮助我们消化,
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2:07 - 2:10调整免疫系统,
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2:10 - 2:11防御疾病,
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2:11 - 2:14它们甚至会影响我们的行为。
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2:14 - 2:18这些微生物菌落的分布图
会是什么样的呢? -
2:18 - 2:20也许分布不会和这个一模一样,
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2:20 - 2:23但是对理解生物多样性很有帮助。
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2:23 - 2:27世界不同的地方有不同的生物分布,
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2:27 - 2:32非常直接的反映了
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2:32 - 2:34不同地域的特征。
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2:34 - 2:38对于微生物也有类似的分布,
但是我得坦白的说: -
2:38 - 2:41显微镜下,所有的微生物都长的一样。
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2:41 - 2:43所以我们不去直观地识别它们,
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2:43 - 2:46我们会观察它们的 DNA ,
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2:46 - 2:49在一个叫做“人类微生物工程”的项目中,
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2:49 - 2:52NIH 为这个项目投资了 1.73 亿美元,
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2:52 - 2:54几百名研究者聚集起来
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2:54 - 2:57共同绘制出所有 了
A, T, G, C 这些碱基, -
2:57 - 2:59以及人体内所有
这些微生物的分布图。 -
2:59 - 3:03所以当我们把它们放在一起的时候,
看起来是这个样子的。 -
3:03 - 3:07有点难分辨出哪种微生物
分布在哪里对不对? -
3:07 - 3:10我的实验室做的就是
开发计算机技术, -
3:10 - 3:13让我们可以将这些
万亿字节的序列数据 -
3:13 - 3:16转化成更直观有效的分布图,
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3:16 - 3:19当我们从 250 个健康的志愿者那里
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3:19 - 3:21取来微生物数据的时候,
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3:21 - 3:23这个分布图看上去是这个样子。
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3:23 - 3:27每一个点都代表着
一整个微生物菌落中的 -
3:27 - 3:29所有复杂的微生物。
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3:29 - 3:31看,我之前说过它们看上去都一样。
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3:31 - 3:35这里每一个点都代表着
一个微生物菌落, -
3:35 - 3:37来自一个健康志愿者的
某个身体部位。 -
3:37 - 3:41所以你能看到图中不同的部分
有不同的颜色, -
3:41 - 3:43就像分开的大陆一样。
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3:43 - 3:44研究结果显示
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3:44 - 3:47不同的身体部位
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3:47 - 3:49有着不同的微生物。
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3:49 - 3:52我们用绿色标记了
左上角的口腔微生物菌落。 -
3:52 - 3:55右上角蓝色的是
皮肤上的微生物菌落, -
3:55 - 3:58紫色的是阴道内的菌落,
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3:58 - 4:01然后在最低下,
棕色的是排泄物中的菌落。 -
4:01 - 4:03在过去的几年里,
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4:03 - 4:06我们发现了不同身体部位之间的
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4:06 - 4:08微生物存在巨大差异。
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4:08 - 4:11如果我只看同一个人
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4:11 - 4:13口腔中和肠道中的微生物,
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4:13 - 4:17这两个部位微生物菌落
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4:17 - 4:18也有着天壤之别。
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4:18 - 4:21这个差别要比珊瑚礁中的微生物
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4:21 - 4:24和牧场上的微生物的差别大得多。
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4:24 - 4:27所以仔细想一下,
你就会感到不可思议。 -
4:27 - 4:30这就意味着,人们身体尺寸范围内的
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4:30 - 4:33微生物生态的差别
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4:33 - 4:35要比地球上数百英里间的差别还大。
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4:35 - 4:38这也不是说在同一身体部位
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4:38 - 4:40两个人的菌落就看上去基本一样。
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4:40 - 4:41也许你已经听说
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4:41 - 4:44我们人类的 DNA 几乎完全相同。
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4:44 - 4:49就 DNA 而言,你和你旁边坐着的人
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4:49 - 4:50有99%的相似度。
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4:50 - 4:53但是对于你肠道中的微生物就不同了:
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4:53 - 4:55就肠胃中的微生物而言,
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4:55 - 4:59你和你旁边的人
也许只有10%的相似度。 -
4:59 - 5:01所以这就像这个草原上的细菌
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5:01 - 5:04和这个森林里的细菌的差异一样大。
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5:04 - 5:06那么就像我刚才说的,
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5:06 - 5:09这些不同的微生物有着不同功能,
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5:09 - 5:11从消化食物
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5:11 - 5:13到与各种疾病,
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5:13 - 5:15代谢药物相关联,等等。
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5:15 - 5:17它们是怎么做到这些的呢?
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5:17 - 5:19一部分是因为
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5:19 - 5:23虽然我们肠道中的微生物
只有 3 磅重, -
5:23 - 5:24它们的数量却
远远超过了我们的生理数据。 -
5:24 - 5:27它们到底比我们多多少呢?
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5:27 - 5:30这就取决于你们怎么比较了。
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5:30 - 5:31是比我们身体的细胞数量多么?
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5:31 - 5:35我们每个人都有大概 10 万亿的细胞,
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5:35 - 5:38但是我们身体中有
100 万亿的微生物细胞。 -
5:38 - 5:41所以呢,它们的数量是我们的十倍。
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5:41 - 5:44你现在可能会想,
我们是人,这是由 DNA 决定的, -
5:44 - 5:48但是我们每个人都有 2万个人类基因,
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5:48 - 5:50取决于你怎么数,
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5:50 - 5:54但是和我们的基因相比,
微生物有 200-2000万的基因。 -
5:54 - 5:57所以不论怎么看,我们在数量上都
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5:57 - 6:00被微生物共生体远远超过了。
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6:00 - 6:03结果还显示,
在我们留下人类 DNA 痕迹的时候, -
6:03 - 6:05还在所有被我们触摸的东西上
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6:05 - 6:07留下了我们微生物的 DNA。
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6:07 - 6:09我们在几年前的一个研究中展示了,
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6:09 - 6:12你甚至可以将手掌上携带的物质信息
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6:12 - 6:14与日常所用的鼠标上的相匹配,
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6:14 - 6:16准确率达到95%。
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6:16 - 6:19这项结果几年前发表在
一个科学杂志上, -
6:19 - 6:22但更重要的是,它在美剧
“犯罪现场调查:迈阿密”中播出了, -
6:22 - 6:23所以你们得相信确有其事。
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6:23 - 6:25(笑声)
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6:25 - 6:28那么我们的微生物从哪来呢?
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6:28 - 6:31如果像我一样,
你们有宠物狗或者孩子, -
6:31 - 6:34你们可能有些不太乐观的怀疑
(微生物来自不干净的地方), -
6:34 - 6:35但这的确是事实。
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6:35 - 6:38就像我们能够通过微生物
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6:38 - 6:40将你和你的电脑设备匹配,
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6:40 - 6:42我们同样能将你和你的狗匹配。
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6:42 - 6:44但是结果显示成人的
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6:44 - 6:46微生物菌落是相对稳定的,
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6:46 - 6:49所以即使你和其他人一起生活,
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6:49 - 6:51你在几周,几个月,甚至几年间
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6:51 - 6:54仍将保留你自己独特的微生物特性。
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6:54 - 6:57事实表明我们的第一个微生物菌落
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6:57 - 6:59大多取决于我们是怎样出生的。
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6:59 - 7:01因此顺产出生的婴儿,
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7:01 - 7:04它们体内的微生物基本跟
阴道的菌落是相像的, -
7:04 - 7:07然而剖腹产出生的婴儿,
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7:07 - 7:10他们体内的微生物看上去
更像皮肤中的。 -
7:10 - 7:13这可能与剖腹产婴儿的
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7:13 - 7:15不同的健康状况有一定关联,
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7:15 - 7:19例如这些婴儿更容易患上
哮喘,过敏,甚至肥胖, -
7:19 - 7:21这些目前可能都与微生物有关,
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7:21 - 7:25当你想到,所有存活的哺乳动物
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7:25 - 7:28都是通过产道出生,
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7:28 - 7:30因此缺乏那些与我们共同进化的
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7:30 - 7:32保护性的微生物,
这可能对我们目前已知的 -
7:32 - 7:37与微生物有关的许多不同症状
来说非常重要。 -
7:37 - 7:40当我的女儿在几年前通过紧急剖腹产
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7:40 - 7:42出生的时候,
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7:42 - 7:44我们都做了相应的准备,
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7:44 - 7:46确保她被本应通过自然分娩而获得的
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7:46 - 7:48阴道微生物所附着。
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7:48 - 7:52目前,当然还无法确定这是否
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7:52 - 7:54对她的健康有影响,对吧?
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7:54 - 7:58样本只有一个孩子,不管我们多爱她,
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7:58 - 8:00你都不能从单一样本
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8:00 - 8:02得出平均的结果,
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8:02 - 8:05但是两岁了,她还没得过耳部感染,
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8:05 - 8:07所以在这一点上我们很幸运。
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8:07 - 8:10而且,我们开始用更多的孩子
做临床实验, -
8:10 - 8:13看看是否微生物在整体上
起到了保护作用。 -
8:15 - 8:20那么,我们的出生方式对体内
起初的微生物种类有着巨大影响, -
8:20 - 8:22但是在那之后呢?
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8:22 - 8:25我再给你们看一下这张
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8:25 - 8:27人类微生物工程的数据图,
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8:27 - 8:29每一个点代表人体某一部位的样本,
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8:29 - 8:32一共有250个健康成人的数据。
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8:32 - 8:34你已经看到过孩子们身体
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8:34 - 8:36以及智力的成长。
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8:36 - 8:38现在,你将第一次看到
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8:38 - 8:41我同事的孩子们在微生物方面的成长。
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8:41 - 8:43我们要看的是
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8:43 - 8:46一个婴儿的粪菌,
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8:46 - 8:48排泄物的微生物菌落代表着大肠的菌落,
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8:48 - 8:51每周取样,持续了大约两年半。
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8:51 - 8:53我们从第一天开始,
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8:53 - 8:57婴儿从这个黄点开始,
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8:57 - 9:00你们可以看到他基本就在
阴道生物菌落里, -
9:00 - 9:02因此我们可以推测
他的出生方式(顺产)。 -
9:02 - 9:04随后的两年半里
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9:04 - 9:07就是他沿着这条线一路下移,
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9:07 - 9:11向底端的健康成人志愿者的
粪便菌落靠近。 -
9:11 - 9:14我们现在就来看看
这一过程是怎样发生的。 -
9:15 - 9:19你们看到的,
记住每一步只是一周, -
9:19 - 9:21你们看到的,是每周的
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9:21 - 9:25儿童粪便微生物菌落的变化,
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9:25 - 9:28每周的差异都
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9:28 - 9:30远比人类微生物工程研究中的
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9:30 - 9:33健康成人个体之间的差异,也就是
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9:33 - 9:35底端的一些棕色的点,要大得多。
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9:35 - 9:38你们可以看到他
正在接近成人粪便菌落。 -
9:38 - 9:40这大约要花上两年。
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9:40 - 9:42但是有个意外的现象出现了。
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9:42 - 9:45他此刻正在注射
防止耳部感染的抗体。 -
9:45 - 9:48你可以看到菌落的巨大变化,
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9:48 - 9:50然后又迅速恢复。
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9:50 - 9:52我倒回去再给你们看一遍。
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9:53 - 9:57我们看到,几周之间,
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9:57 - 9:59有一个更明显的变化,
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9:59 - 10:01退回到几个月之前的
正常发展阶段, -
10:01 - 10:04然后又迅速恢复,
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10:04 - 10:08当他在第838天的时候,
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10:08 - 10:09也就是这段录像的结尾,
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10:09 - 10:13可以看到他已经到达了
健康成人菌落, -
10:13 - 10:16尽管其间受到了抗体的干扰。
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10:16 - 10:19这个结果很有趣,
因为它提出了一些 -
10:19 - 10:23关于儿童时期注射疫苗的问题。
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10:23 - 10:27我们进行的早期干预,
对微生物菌落的变化 -
10:27 - 10:28确实有影响,
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10:28 - 10:30这是不是就像在波涛汹涌的
海面扔进一块石头, -
10:30 - 10:32波纹迅速就会消失了?
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10:33 - 10:37有趣的是,当你在婴儿出生后的
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10:37 - 10:39前6个月注射抗体,
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10:39 - 10:42他们之后患肥胖症的可能性
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10:42 - 10:45比不注射或者推迟注射抗体要更大,
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10:45 - 10:48因此我们在早期的干预会对
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10:48 - 10:51肠道微生物菌落及之后的健康状态
产生深远影响, -
10:51 - 10:54后者我们才刚刚开始了解。
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10:54 - 10:58这很有趣,因为总有一天,
抗生素除了 -
10:58 - 11:00在耐抗生素细菌上产生
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11:00 - 11:02重要影响之外,
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11:02 - 11:05它们还可能使我们的肠道
微生物生态系统发生退化, -
11:05 - 11:08因此,总有一天我们将以
恐惧的视角看待抗生素, -
11:08 - 11:11如同看待那些埃及人用来
-
11:11 - 11:13搅碎大脑,并将其清除来制作
-
11:13 - 11:15木乃伊的金属器具一样。
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11:15 - 11:18我提到了微生物的
所有这些重要功能, -
11:18 - 11:21以及近年来,它们与
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11:21 - 11:24若干不同疾病的相关性,
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11:24 - 11:26包括炎症性肠病,
-
11:26 - 11:28心脏病,结肠癌,
-
11:28 - 11:29甚至肥胖。
-
11:29 - 11:32事实证明了肥胖对健康影响很大,
-
11:32 - 11:35如今我们仅仅通过
肠道的微生物菌落, -
11:35 - 11:36就可以辨别你是瘦还是胖,
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11:36 - 11:38准确率达到了90%。
-
11:38 - 11:41虽然这听上去相当不错,
-
11:41 - 11:44但是在某些方面把它作为
医学测验手段仍然存在问题, -
11:44 - 11:47因为我们也可以
直接区分哪些人肥胖, -
11:47 - 11:50甚至不需要知道他们
肠道微生物的情况, -
11:50 - 11:53但是即使我们得到
他们完整的基因序列, -
11:53 - 11:55他们的全部人类DNA,
-
11:55 - 11:59我们在预测哪个人有肥胖症的问题上
也只能达到60%的准确率。 -
11:59 - 12:00这很让人意外对不对?
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12:00 - 12:04这意味着你所附带的三磅的微生物
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12:04 - 12:06可能比基因组的每一个基因,
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12:06 - 12:10对于健康状态来说更重要。
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12:12 - 12:14用老鼠,我们可以做更多的实验。
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12:14 - 12:17对于老鼠,微生物可能
跟更多的生理状况产生联系, -
12:17 - 12:20包括多发性硬化,
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12:20 - 12:24抑郁症,孤独症,还有肥胖症。
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12:24 - 12:27但是我们怎么区别微生物上的差异
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12:27 - 12:29是与患病的原因还是结果相关呢?
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12:29 - 12:32我们能做的就是多养一些老鼠,
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12:32 - 12:35将它们在无菌膜里,
且自身不带微生物的条件下养大。 -
12:35 - 12:38然后加入一些
我们认为比较重要的微生物, -
12:38 - 12:40看看会发生什么。
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12:40 - 12:42当我们从肥胖的老鼠身上
提取一些微生物 -
12:42 - 12:45并移植到基因正常的老鼠身上,
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12:45 - 12:47那只老鼠自身不带微生物,
是在无菌膜下培养的, -
12:47 - 12:51这只老鼠与从正常老鼠身上
获得微生物相比变胖了。 -
12:52 - 12:54这项结果绝对让人惊讶。
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12:54 - 12:57这是因为,有时候微生物
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12:57 - 13:00帮助它们更有效的消化同样的食物,
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13:00 - 13:02因此它们从食物中汲取了更多的能量,
-
13:02 - 13:05但是其他时候,
微生物会影响寄主的行为。 -
13:05 - 13:08这些老鼠比正常老鼠吃得更多,
-
13:08 - 13:11因此如果让它们尽情地吃,
它们只会更胖。 -
13:13 - 13:15这个结果的确值得注意,对吧?
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13:15 - 13:20这预示着微生物可以
影响哺乳动物的行为。 -
13:21 - 13:25你也许会想知道这种影响
是否会跨物种, -
13:25 - 13:29结果表明,如果你从肥胖的
人身上提取微生物, -
13:29 - 13:32移植到无菌老鼠身上,
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13:32 - 13:34这些老鼠与从瘦的人
-
13:34 - 13:37身上获得微生物相比会变得更胖,
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13:37 - 13:40但是我们可以设计一种微生物菌落,
-
13:40 - 13:43把它们接种到防止增肥的微生物上。
-
13:44 - 13:46对于营养不良,
我们也可以做类似的实验。 -
13:46 - 13:49在由盖茨夫妇基金会
资助的一个项目中, -
13:49 - 13:51我们关注了马拉维的儿童,
-
13:51 - 13:54他们患有一种叫做夸休可尔症的
深层次的营养不良, -
13:54 - 13:57将夸休可尔症的菌落移植到老鼠身上,
-
13:57 - 13:59它们在仅仅三周之内,体重就
-
13:59 - 14:00减少了30%,
-
14:00 - 14:04不过我们可以通过补充用来
进行儿童临床治疗的 -
14:04 - 14:06花生黄油类补品来恢复它们的健康,
-
14:06 - 14:08而老鼠接受来自于
-
14:08 - 14:12夸休可尔症患者的健康双胞胎的
微生物菌落,就一切表现正常。 -
14:12 - 14:16这太好了,
它预示着我们可以进行试点治疗, -
14:16 - 14:18用成人个体肠道内的微生物菌落
-
14:18 - 14:20在一大群不同的老鼠间进行实验,
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14:20 - 14:25或许还能把治疗方法
依据个人情况进行调整。 -
14:26 - 14:29因此我认为每个人都有机会
参与这项发现 -
14:29 - 14:32是非常重要的。
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14:32 - 14:33几年前,
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14:33 - 14:35我们启动了这个叫做
“美国人肠道”的项目, -
14:35 - 14:39可以把你添加到微生物分布图上。
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14:39 - 14:43这是目前我所知道的拥有
最多人力资助的科学项目, -
14:43 - 14:46目前有超过8000人已经注册。
-
14:46 - 14:48他们要做的就是送来他们的样品,
-
14:48 - 14:52我们得到他们的微生物DNA序列,
并把结果反馈给他们。 -
14:52 - 14:56我们也在消除个人信息之后把
这些结果公布给科学家,教育工作者, -
14:56 - 14:59感兴趣的公众,等等,
-
14:59 - 15:02所以任何人都能得到这个数据。
-
15:02 - 15:03另一方面,
-
15:03 - 15:06当我们在介绍位于BioFrontiers研究所的
实验室的时候, -
15:06 - 15:10我们说明了我们在用机器人
和激光研究粪便, -
15:10 - 15:13不过看起来并不是每个人都想去了解。
-
15:13 - 15:14(笑声)
-
15:14 - 15:16但我猜你们许多人都感到好奇,
-
15:16 - 15:19所以我带来了一些测试包,
如果你们感兴趣 -
15:19 - 15:22可以自己来尝试一下。
-
15:23 - 15:25我们为什么要做这个研究?
-
15:25 - 15:28实验表明微生物不仅对
-
15:28 - 15:30我们的健康状态很重要,
-
15:30 - 15:33而且可以帮助治疗疾病。
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15:33 - 15:36这是我们已经
可以直观化的最新结果之一, -
15:36 - 15:39合作者是明尼苏达大学的同事。
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15:39 - 15:41再看一次那张人类微生物分布图。
-
15:41 - 15:43我们现在来看一看——
-
15:43 - 15:46我要在这片区域里加入一些
得 C. diff.的人群。 -
15:46 - 15:48这是一种很恐怖的腹泻,
-
15:48 - 15:51患者每天要去将近20趟厕所,
-
15:51 - 15:54而且这些人长达2年的抗体治疗
并未见效, -
15:54 - 15:56他们符合参与这项试验的要求。
-
15:56 - 16:00如果我们从健康的捐献者
体内移植一些粪菌, -
16:00 - 16:02就是这个底部的星形物,
-
16:02 - 16:04到这些病人身上。
-
16:04 - 16:06这些好的微生物会不会
与坏的微生物竞争, -
16:06 - 16:08从而帮助患者恢复健康呢?
-
16:08 - 16:11我们看看到底发生了什么。
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16:11 - 16:13四位患者将得到来自底部
-
16:13 - 16:15健康捐献者身体内的微生物,
-
16:15 - 16:17你们能看到,
-
16:17 - 16:19肠道菌落迅速的发生了变化。
-
16:19 - 16:22移植一天之后,
-
16:22 - 16:23所有症状消失了,
-
16:23 - 16:25腹泻也消失了,
-
16:25 - 16:29他们的确又恢复了健康,
与捐献者的菌落相似, -
16:29 - 16:31并且保持不变。
-
16:31 - 16:35(掌声)
-
16:37 - 16:40这项探索才刚刚开始。
-
16:40 - 16:42我们仅仅发现微生物能够指向
-
16:42 - 16:44不同的疾病,
-
16:44 - 16:47从炎症性肠病到肥胖,
-
16:47 - 16:50甚至自闭和抑郁症。
-
16:50 - 16:51然而我们需要做的,
-
16:51 - 16:54就是开发一个微生物全球定位系统,
-
16:54 - 16:56我们不仅要知道目前的进展,
-
16:56 - 16:59还要知道应该朝什么方向努力,
-
16:59 - 17:01要如何实现我们的目标,
-
17:01 - 17:03我们还要让这个过程足够简单,
-
17:03 - 17:06甚至连小朋友也可以操作。
(笑声) -
17:06 - 17:08谢谢。
-
17:08 - 17:11(掌声)
- Title:
- 我们体内的微生物是、如何塑造了我们
- Speaker:
- 罗博·奈特
- Description:
-
罗博·奈特是一个人类微生物学的开拓者,我们体内微小的单细胞生物群对于我们的健康有着巨大未知的影响。他说:”你所携带的三磅的微生物可能比你基因组所携带的单个基因更重要。“让我们来找出其中的原因。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 17:24
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