《生活大爆炸》
去年整个冬天，总能听到身边的朋友又中招流感的消息。一时间人人自危，大家不断地防菌消毒，在担心感染病毒的同时，也时刻警惕着细菌“入侵”，甚至想把所有细菌除之而后快。
我们常常会误认为细菌乃至微生物都是有害的，其实它们的作用和对我们日程生活的影响要比我们想象的重要得多。为什么勤洗手也容易生病？身材的胖瘦，与肠胃微生物群落有关？人类的心情可能被细菌改变？微生物群落可以影响我们的社交生活？自闭症的流行可能源于微生物？“精神益生菌”又是什么？
你无需拥有深奥的生物学知识，便可以跟着马克-安德烈·瑟罗斯一起，进行一次奇妙的生物世界游历。在《看不见的陪伴》中，我们将目光前所未有地缩小，以全新的视觉，仔细观察我们所生活的世界。我们因而惊奇地发现，微生物无处不在——我们的生活习惯乃至文明，我们周遭的动物、植物，无不和微生物密切有关。
“除了那些我一生只能经历一次的事情，我的每个动作、每句话、每个念头，本书的每个字，每个清晨都因为有微生物陪伴而成为可能。在我的皮肤上和体内，它们已经和我的细胞一样多；它们对我的健康和心情都有贡献......就这样，我和我周围的一切就像是看不见的微生物的表现，它们在我们体内，一直都在，无处不在，正因如此我们才从不孤单。”

皮肤：有屏障作用的微生物薄层
我们的皮肤上有大量细菌，哪怕经过揉搓和清洁，微生物群落形成的隐蔽、不连续的生物薄膜依然还在，里面有细菌和酵母菌，如马拉色菌。这些微生物依靠我们的分泌物和死皮为生，它们有时会进入皮肤深层，到达发根或皮肤腺。皮脂腺分泌皮脂覆盖皮肤表面，皮脂里有相对厌氧的微生物，如痤疮丙酸杆菌。
皮肤保护得最好的部位（臀下皱襞、乳房下皱襞、鼻翼、腋下、肚脐……）通常较湿润，在这些地方，有一个微生物群落，它的组成几乎不变。这些地方的微生物群落以棒状杆菌和葡萄球菌为主，因环境湿润而十分活跃，偶尔明显的汗液味道就是它产生的。刚洗过澡的身体其实是没有气味的，皮肤微生物群落产生的气体形成了我们的体味（就如同宠物一般，身体的异味都是由微生物引起的）。
脚的皮肤是一种极端情况，尤其是在人类社会，鞋袜让脚的皮肤温度高且湿润，而气味（有时浓郁得像奶酪）主要由短杆菌分解死皮中的角蛋白形成。这种蛋白富含硫氨基酸，短杆菌释放其中的硫，形成挥发性的甲硫醇，即脚气味的分子。我们会在第十二章的奶酪中再次遇到短杆菌和甲硫醇！我们的脚也携带其他真菌，其中有些是病原菌，也可以为气味“做贡献”。这些气味会被寄生虫利用：蚊子可以根据我们呼出的二氧化碳找到我们，也可以根据皮肤上微生物的产物（比如丁酸、乳酸或者甲酚）。个体的皮肤微生物数量越多且种类越单一，就越能吸引蚊子。“吸蚊肤质”其实某种程度上是吸蚊微生物造成的！
微生物多样性和另一只手不同，这反映了其表面和环境的接触不同。此外，女性的手和男性的手也不同：一般而言，女性手上的微生物更多样。这可能和肥皂以及化妆品的使用有关，因为洗手的间隔时间和使用产品的性质都会影响微生物的多样性，导致两性间的差异……反常的是，在这个研究中，女性洗手更勤，而这应该会减少微生物多样性：这些说明，差异也可能是由性别引起的。
这些微生物参与了保护皮肤。一方面，微生物们从疑似病原菌处获取营养物质；另一方面，它们起到抗生素的作用。痤疮丙酸杆菌通过发酵毛囊皮脂腺分泌的皮脂形成挥发性脂肪酸，从而形成屏障抵御多种微生物，也帮助散发“没洗干净”的味道。皮肤上的一些葡萄球菌也产生抗生素：表皮葡萄球菌分泌苯酚，苯酚有广谱抗生的作用；路邓葡萄球菌合成一种抗生蛋白，能摧毁金黄色葡萄球菌。
10%—30%的人类为金黄色葡萄球菌健康携带者，但是一旦失控，这些细菌可以引起皮肤疾病，如疖子和瘭疽，也可以侵入组织，损害器官或者引起败血症。皮肤微生物群落里埋伏了潜在的病原菌：除了金黄色葡萄球菌，还有马拉色菌之类的酵母菌，如果大量繁殖，可以引发皮炎（发红、发痒、湿疹……）。在“健康”的微生物群落里，病原菌受到抑制，毒害性小，但是除掉起屏障作用的部分微生物，会让它们重获自由。杀菌皂的滥用就是一例，比如在医院环境中，频繁洗手会反常地引发真菌病。

《人体星球》

除了竞争和抗生素，我们在小鼠身上证实了微生物群落在皮肤免疫系统里的另一个功能。人人都有微生物群落，但是近几十年来我们已经能培育没有细菌的小鼠，即无菌鼠：自第一代小鼠剖宫产出后，它们接下来都代代生活在无菌环境中。这些无菌鼠让我们了解微生物的功能，并可以通过引入一种微生物测试其反应，包括来自人类的微生物。可以说，在接下来的段落里，它们会频繁出现，因为它们连同宏基因组学提供了这一章和下一章的素材。
无菌鼠的皮肤上没有微生物。一旦在它们的皮肤上接种利什曼原虫试剂，无菌鼠会有局部轻微的反应，并染病……然而，在正常鼠身上，皮肤会有更强烈的反应，并且一般不会染病。如果在试验前接种表皮葡萄球菌，它们能在无菌鼠皮肤上正常生活，也恢复了无菌鼠的正常防御功能！通过正常鼠和无菌鼠的比较发现，这不仅是一个细菌屏障那么简单，葡萄球菌能局部激活有免疫功能的淋巴细胞，增强它们对感染的反应能力。这样，皮肤通过竞争和抗生素进行直接保护，也通过伴随免疫进行间接保护——我们会在下一章再讲身体其他部分的伴随免疫。
是不是突然没有那么想疯狂地勤洗手或者时刻抹免洗洗手液了！那么去角质这种残暴对待皮肤生物膜的行为呢？……不要忘了，我们与祖先一脉相承，而他们几乎是不洗浴的！当然，还是要知道保持皮肤清洁的好处，但要有度。正常的清洁是只在合适的时间洗手，如饭前或者睡前。要接受轻微且有保护作用的“干净的脏”，而不是以虚幻的无菌状态为目标，那只会最先遭殃。我们的皮肤微生物群落里，住着被周围环境抑制的病原菌，这就是“干净的脏”：有不干净的东西，但是没有危险。

《实习医生格蕾》

肠胃：稳中有变的微生物生态系统
尽管有个体和文化上的差异，人类肠胃微生物群落所组成的微生物生态组具有明显的个体差异，其类型被称为肠道型。它们存在于所有个体中，无论其国籍、性别和年龄为何。肠道型通过主导细菌类型划分：以普雷沃氏菌为主导的普氏菌型，以拟杆菌为主导的拟杆菌型，这两种细菌都属于拟杆菌门。还有一种是以瘤胃球菌为主导的瘤胃球菌型，属于梭菌纲。这些肠道型长时间来看相对稳定，尽管个体可以在几个月内换到另一种肠道型。此外，我们在黑猩猩身上也发现了类似的肠道型。对黑猩猩是否存在肠道型还存有争议，因为它们的微生物群落属于中间态，而肠道型的微生物群落更加极端和常见。食物对肠道型起决定性作用：拟杆菌型对应的饮食结构以饱和脂肪酸和蛋白质为主，而瘤胃球菌型与酒精以及不饱和脂肪酸相关（这两种肠道型在西方国家很普遍）；普氏菌型对应的饮食结构以糖和纤维为主（常见于以谷类为食的乡村）。
然而，大量的细菌为常见菌种，如大肠杆菌。它经常用于实验研究，在上一章我们曾谈到它的基因组检测。其属名是为了纪念儿科医生特奥多尔·埃舍里希（1857—1911）：1885年，他在粪便中分离出大肠杆菌。每个人体内有几千亿大肠杆菌，所以在地球上有……超过十垓！但是决定我们身份的是其他五千种可选择组合的细菌。比较二十个人身上的细菌发现，80%的细菌种类是独有的。微生物群落的组成是个人身份的一部分，而且它较稳定，变化缓慢。这个身份带有群体的印记，因为每个人的微生物群落和一起生活的人相似，相似度高于社交圈的人。这可能是因为住在同一处，有人与人之间的接触，甚至是相同的习性。这与环境和基因共同决定的观点是一致的。事实上，在双胞胎或者母女身上，微生物群落也通常相似，至少在一些菌种上（如瘤胃球菌）是相似的。在下一章我们还会了解到，一些易感基因会造成微生物群落的病变。

《实习医生格蕾》
除了易感基因，环境也可以改变微生物群落，尤其是饮食的改变，这也是肠道型和饮食相关的原因之一。环境还包括不请自来的微生物群落，它们来自近邻、家人、朋友等等。将母鼠对调的实验可以证明这一点。一组鼠的后代出于基因的原因，会出现由克雷伯氏菌和奇异变形杆菌引起的肠道感染。如果用这组鼠的母鼠喂养其他没有这些症状的幼鼠，幼鼠们可能获得这些细菌，出现感染。相反地，如果用一个对此不敏感的母鼠喂养对此敏感的幼鼠，它们不会得病，因为接触不到有害细菌。总的来说，微生物群落的发展受易感基因和环境的共同影响。
尽管我们的肠道微生物群落长远来说是稳定的，但其中也会有变动，最粗暴的例子就是口服抗生素，微生物群落首当其冲。治疗期间细菌数目和种类急剧下降，那些抗生素耐受的种类会相对增加。这会导致有抗生素耐受的细菌通过粪便进入环境，并将耐受性扩散，导致抗生素的疗效降低。短期抗生素治疗需要一个星期以恢复到治疗前的微生物群落水平，对抗生素敏感的细菌也有这种韧性。就像是森林遭受大火后重生，微生物群落通常会慢慢地恢复。但是，我们发现，微生物的多样性的改变有时会持续，可以持续到服用抗生素后许多年，尤其是持续服用时。再用植物界相似的生态过程打比方，这就像森林大火后荒原和灌木长期覆盖的状态，森林重生受到阻碍或延缓。
腹泻是另一种变动情形，这和入侵病原菌的繁殖有关。腹泻在西方环境中已经少见，但是在其他地方还是很常发生。这可能要说一下阑尾。这个器官对应动物的盲肠，不发达。医学上只有提到阑尾炎，将其堵塞时，细菌的滋生有使其破裂的危险，一旦破裂，细菌就会进入腹部引起腹膜炎，有生命危险。阑尾是无用的退化器官，是远祖遗留下来的，他们更偏爱植食，盲肠也应该更发达。
有时，我们会趁其他手术之便将阑尾切除，以免后顾之忧。然而，既然有阑尾炎的风险，为什么我们人类还会保留它呢？既然阑尾没有任何优势，那些没有阑尾或者阑尾严重退化的人应该早就是主流了……因为我们已经预设阑尾是退化器官，可有可无，所以没有人真正去研究它的作用或它被切除后的影响。两个独立研究分别指出，切除阑尾增加了，或者相反地减少了患结肠癌的风险。
医学界对这一问题依旧没有兴趣，但是微生物学家知道，阑尾里的细菌很多样，由阑尾分泌的液体将其送进盲肠。我们认为，在腹泻频繁的时候，阑尾独立于这些汹涌的流动，可以更快地给肠道接种有用的菌株，像是生态被干扰后的修复者。其他学者认为，在这个地方，免疫系统学会识别好细菌（比如肠胃里的那些），避免过激反应。阑尾的角色和它与微生物关系的关联还需要更多的探索。

《非自然死亡》

微生物影响人类的行为
人也有肠脑轴，我们慢慢开始弄清这个事实。肠脑轴对人的神经系统发育、心情和行为可能都有影响，尽管这很难通过实验证明。把抑郁的人的菌群接种到小鼠身上，小鼠的行为发生了较大改变，它们会变得抑郁（用著名的强迫游泳测试证明）；相反地，接种没有抑郁的人的菌群，它们则没有任何反应。一场卫生灾难揭示了细菌可以改变人的心情，而这再次证明了细菌的影响。2000年，加拿大沃克顿发生洪灾，迫使居民饮用被污染的水。一些人出现不同程度的肠胃不适，他们中的多数在接下来的几年里出现抑郁和焦虑，而这和灾难后遗症无关。我们认为，这是由细菌感染引起的，特别是空肠弯曲菌。这种细菌和抑郁症相关，将它植入小鼠体内会使它们在强迫游泳测试中的表现变差。
另一些细菌扮演的角色则相反，它们有镇静的功能，甚至能使人快乐。如果我们还记得细菌在合成血清素中的作用，这就不意外了。在第一个实验中，我们给女性用酸奶的形式服用不同的益生菌（包括乳杆菌），每天两次，持续一个月。我们观察她们的大脑在看到愤怒或者恐惧的面部表情图片时的反应，在与情感和痛苦相关的大脑区域，和服用安慰剂组的女性相比，接受益生菌组的女性的大脑活动要少一些。在第二个实验中，我们给服用双歧杆菌（长双歧杆菌）的男性进行压力测试和记忆力测试：他们分泌的皮质醇（压力荷尔蒙）比接受安慰剂组的要少；此外，他们的视觉记忆力得到加强。在第三个实验中，结合瑞士乳杆菌和长双歧杆菌可以减缓小鼠（强迫游泳实验）和健康人类的焦虑……
我们离制造幸福或者明白这些观察现象后面的机制还很远，但是，正如激素，微生物群落影响我们的身体运转、精神状态和对世界的认识。这给微生物移植疗法留下了“精神”副作用的可能，所以如果要使用它，还需要更多的测试。虽然用细菌指引大脑运作和心情还为时尚早，但是可以促进精神健康的益生菌已经被称作“精神益生菌”了。

《人体星球》

此外，微生物群落可以影响人与人之间的关系和社交。社交生活影响我们的微生物群落（见前一章），反之亦然。让我们再回到动物上来，因为微生物群落缺失调整了它们个体之间的关系。和正常鼠相比，无菌鼠对放入它们笼子里的陌生鼠伴没有那么好奇：正常鼠对陌生鼠伴会给予更多关注，而无菌鼠对陌生的或者认识的鼠伴的兴趣持平。信息素一般由动物自己产生，微生物也可以产生这种分子，以调节个体关系。包括犀牛、狐狸和鼬类动物（如伶鼬）在内的许多动物用粪便的味道划分地盘，并部分使用微生物群落产生的分子做标识！调节昆虫聚合所需要的产物部分来自微生物。沙漠蝗虫以群体迁徙的方式生存，严重威胁北非和中东的农业（是古埃及的七灾之一）。它们的消化道细菌产生愈创木酚，这种信息素能让它们的群体聚合到一起。
寄生在树上的鞘翅目（如Dendroctonus和Ips，它们都属于第六章讲过的小蠹亚科）似乎会释放马鞭草烯酮，驱赶无关紧要的同类。这种抗聚集的激素来自有虫洞酵母的针叶树树脂的改变。微生物群落对果蝇的影响，包括通过信息素选择交配对象：当我们把以糖蜜为食的果蝇和以淀粉为食的果蝇混合在一起，它们倾向于和吃同样食物的个体配对。这种倾向在使用抗生素后消失，但是只要用正常果蝇粪便接种无菌果蝇就可以修复—粪便的来源决定了交配对象的偏好！以淀粉为食有利于乳杆菌的生长，它们看似能改变吸引交配对象的信息素。在这个例子中，把喜好不同食物的果蝇进行隔离交配，长此以往会形成不相往来的不同物种。因此，微生物群落对个体关系的改变影响重大。
对于人类而言，微生物群落对个体关系的影响不那么明显。自闭症患者的人际交往行为受阻，这倒兴许和微生物群落有关。自闭症患者的微生物群落的组成很特殊，肠胃经常有问题，而抗生素疗法可以部分地改善一些自闭症症状。诚然，这种改变只是暂时的，但这表明，微生物群落不是导致自闭症的主要原因，但对改善其症状有贡献。根据卫生学推测，当下自闭症的流行（病例数是三十年前的10倍）可以用微生物群落的一种贡献解释：当帮助发育的细菌数量不够且生长太慢时，会让大脑和微生物群落的功能发育停滞在异常状态。特别的是，微生物群落异常让消化黏膜可以渗透，导致其产生的发酵产物流失。2，3-二吡啶甲酸和犬尿喹啉酸尤为如此，它们会使大脑功能紊乱。把它们注入小鼠体内，小鼠也会出现和自闭症相关的行为变化。微生物群落和自闭症的关系，以及宏观上和社会行为的关系，还有待论证，然而，鉴于我们目前对寄生微生物的认知，一旦证实了也不会意外。