与众不同的共生菌类

在过去10年左右的时间里，由于研究者认识到了多细胞生物和丰富、活跃的微生物群落之间的共生关系，个体与群体之间的界限再次变得模糊起来。人体肠道中微生物细胞的数量，和人体全身的细胞数量大致相同。9尽管我们一般将微生物视为病原体，但其实很多微生物益处多多，以至于宿主经常对它们“孜孜以求”。比如说，臭虫离开了肠道微生物就无法消化，于是母臭虫会在卵的下面放上一小块含有这些共生菌的粪球，这样一来，当幼虫刚孵出来的时候，它就有了第一顿重要的食物(10)。要是吃不上这份含有共生菌的小点心，幼虫就无法消化它们赖以为生的植物。10类似地，白蚁罕见的消化木材的能力也依赖于一系列肠道微生物，而它们获取这些微生物的方式则是吃吃喝喝，吃喝的食物是其他蚁群成员排泄的粪便和富含共生菌的液体。

虽然这些习性听起来有些不雅，但实际上人类婴儿获取肠道菌群的方式与此相差无几。婴儿在子宫里时处于无菌环境，第一次接触微生物是在阴道分娩期间，来自母亲肠道的几种菌类得以在新生儿的肠道中繁殖，而这个过程会快速启动婴儿免疫系统的发育。剖宫产的婴儿接触到的微生物群落与阴道分娩的婴儿不同，所获得的肠道菌群种类也会少一些。11一项研究发现，即使婴儿长到了7岁，阴道分娩和剖宫产的孩子体内的肠道菌群仍然存在明显差异；同时，研究也发现，剖宫产导致了微生物多样性的下降，而这又牵扯到剖宫产的孩子对一系列特应性疾病的易感性增加，如哮喘、过敏和湿疹。

微生物和宿主之间相互依存、高度共生，基于这一事实，一些科学家认为，微生物和宿主的基因组应该被看作单一、连贯的整体单元，并将其称为共生总基因组（hologenome），又称全基因组。同时，宿主和微生物也应是一个不可分割的整体，即共生总体（holobiont），又称全生物体。

不过，我认为这样一种笼统的分类是没有意义的。多细胞宿主所依赖的许多微生物是从非寄生的种群中获得的，这说明这些微生物与其宿主的命运并非密不可分。每个宿主都是成百上千种微生物的家园，如此之多的组合，不太可能形成一个自然选择作用下的单一个体。通常对我们无害甚至有益的微生物，在体内也可能会改弦易辙，变得紊乱失调，甚至可能会有助于癌细胞的生长和增殖。简言之，微生物可能会给宿主带来好处，但要说由于这些好处而带来了生物性状的进化，那还是言过其实了。微生物群系是一个重要的合作伙伴，但它并不是作为个体的你的一部分。

尽管如此，所有的多细胞生物体内还是存在着一个与众不同的共生菌类，而它可以名副其实地成为个体的一部分。这就是活在你每一个细胞之内，并且制造能量的线粒体。12在真核细胞的形成过程中，能够获取这些小小的能量源，可谓是一个关键性的创举。这一事件在地球的生命史上只发生过一次，但就是在此之后，生命之树上才出现了多细胞生物这一分支，地球上所有的动物和植物都源自此。

最初，线粒体几乎可以肯定是作为毫无拘束的菌体而存在的，纯粹由于机缘巧合，它才发现自己可以藏身于另一个细胞之内。无人知道这件事是如何发生的，一种可能的场景是碰上了一个消化不良的吞噬细胞（单细胞的捕食者），它吞下了体型较小的线粒体却没有消化它。恰恰是这种消化不良给双方都带来了好处，即捕获者得到了免费的能量供应，线粒体则获得了细胞的庇护。

线粒体提供的能量意味着真核生物可以生长得比原核细胞大很多（平均大15 000倍），有可能会让真核生物利用新的生态位，吞食其他更小的细胞。由于获得了额外的能量，真核细胞的新陈代谢率会更高，换言之，就意味着它能做更多的事情。细胞的大部分能量都被用作合成蛋白质，这就仿佛加装了新的电池，真核生物合成蛋白质的效率越来越高，基因组的大小也得以增加。通过把合成的蛋白质以不同的方式组合起来，一个细胞可以创造出新的内部结构，并赋予它们不同的功能。在这个过程中，细胞的尺寸和复杂性都得到了不断的提升。

线粒体的祖先是细菌，但线粒体最终得以成为整体的一部分，微生物群落却无缘于此。原因是线粒体已经永久地将自己融入了其共生体的生命之中。它们繁殖的唯一方式是与组成生物体的细胞同进退。在这里，让我们再次强调，进化创造个体确非易事：要成就一个新的个体，必须几乎完全抑制构成个体的各个部分之间发生冲突。

“几乎”这个词就是关键所在。