乳酸菌的世界
很微小,也很庞大
本报记者 陈素萍
据信用中国网站消息,日前,靠一个小红瓶打天下的养乐多摊上事了:因宣传“益生菌在新冠病毒防治中有重要作用”等,上海益力多乳品有限公司被罚款45万元。
家喻户晓的养乐多,除了在广告语中声称“帮助改善胃功能,调节免疫力”,还总是强调“活性乳酸菌”这个概念。那么,喝进肚的乳酸菌真的都是“活”的吗?蘑菇、木耳等大型真菌子实体,和乳酸菌等细菌相比,同样是菌,为什么长得这么不一样?微生物对人类有何危害和益处?
本期科学汇,我们邀请到杭州师范大学生命与环境科学学院讲师、应用微生物学博士张弦为同学们开讲,他将带大家一起走进神秘的“微世界”。
乳酸菌是个大家族,胃肠道是聚集地
包括养乐多在内,酸奶及发酵乳制品是同学们很喜爱的饮品,“多喝酸奶有益身体健康”的观念如今也深入人心,而具有益生功能的乳酸菌是其中最大的功臣。
乳酸菌并非单一细菌的名称,凡是能发酵糖类产乳酸的细菌都可以称为乳酸菌,包括常见的球状的乳酸乳球菌、链球菌,杆状的乳酸杆菌、芽孢杆菌,分支状的双歧杆菌等18个属。
人体内也有乳酸菌吗?是的!人体内存在大量的共生微生物,可以被看成是一个移动的微生物“大仓库”,胃肠道是微生物聚集地,一般微生物数量超过100万亿,种类多达500个,乳酸菌就主要集中在消化和生殖系统。
人体内乳酸菌又是如何发挥益生功能?最主要的是维持肠内菌群平衡。在大家的肠道里,每天有着超过百兆的各种细菌在互相战斗角力。这里可以分为有益菌、有害菌和中性菌三种。健康的人体内有益菌在人体各器官稳定地占据数量和分布的优势,而有害菌在某种条件下大量繁殖就会使人生病,比如腹泻、发烧。中性菌则一般保持稳定性,在旁观望,谁也不帮。
乳酸菌通常属于有益菌的范畴,它能抑制病原菌和有害人体健康细菌的繁殖,同时与致病菌竞争消化道上皮的附着位点和营养物质,从而起到预防感染、维持肠内菌群平衡的作用。但是,通常酸奶中含有的大量乳酸菌只有20%-30%能经过胃消化后活着到达肠道,喝进肚子里的其实是大部分死亡的乳酸菌以及大量的糖。喝酸奶可以解决部分人群“乳糖不耐受”不能食用牛奶的问题,但只吃酸奶并不能减肥,因为纯酸奶实在是“酸掉牙”,需要添加大量的糖来调味。
健康的个体,一般都是菌群分布均衡稳定,有益菌在人体各器官抑制着有害菌生长。生病后如果摄入杀菌药物,采取“一锅端”的方式,消灭有害菌的同时也抑制了有益菌,吃抗生素之后,很多人会消化不良就是这个原因。
微生物长啥样?至少放大400倍才能看清它
同学们随手拿一瓶酸奶,可以看到配料中有乳双歧杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌……这么多菌,我们仿佛从没见到过,因为它是微生物。
微生物名字中有一个“微”字,通常以微米或纳米作为测量其大小的单位,是一类结构简单、体形微小的生物体的统称。
微生物有多小?它必须通过显微镜放大约100倍才能看到,要看清楚需要400倍以上放大率,比如中等大小的细菌,1000个叠加在一起只有句号那么大。
我们人类生活在一个充斥着微生物的世界里,很多微生物比人类在地球上生存的时间更长。在教科书中,将微生物划分为以下三大类:原核微生物(细菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、支原体、衣原体);真核微生物(酵母、霉菌、蕈菌);病毒。前面介绍过的乳酸菌是细菌。酿酒、发面所用的酵母,蘑菇、木耳、灵芝等大型真菌子实体属于蕈菌,使臭豆腐发酵的霉菌等都归类于真菌。而目前人类正处于新冠病毒的威胁下。形形色色的微生物组成了一个奇妙的世界,它们具有生命体的一般特征,是地球生物圈中不可缺少的成员。
近年来,关于突发新型传染病的消息,诸如诺如病毒、手足口病、沙门氏菌、弯曲杆菌等新名词频现报端,这些都是微生物导致的疾病。那么,微生物是疾病的代名词吗?并不是。微生物与人类长期共存,看不见的微生物时刻影响着我们,也改变着我们。无论是我们生活的外部环境还是人体内部,都存有数目庞大的微生物。相关研究显示,存活于人体内外的细菌个体数量,约为人体自身细胞数量的10倍,每个人口腔中有近10亿个细菌。
诚然,部分微生物会致病,会造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也是有益的。比如,早在公元前16~前11世纪,中国人就开始利用微生物酿酒,3100年前人们就利用乳酸菌制作泡菜。再比如,科学家从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,几乎所有疫苗的制造生产都离不开微生物的帮助……
兴趣小组
认识一位最近超火的微生物
它叫“粘菌”
最近,一条视频火了,而视频的主角,竟然是我们肉眼所难以看到的微生物:它能毫不费力地在“迷宫”里,找到出口并记住路线,甚至能越过设置的障碍物。这种微生物,就叫“粘菌”。即使没有大脑,它也能记住它曾经在哪里,还能像现代机器人一样穿过复杂的障碍物。
自然环境中粘菌曾经被认为是一种特殊生物,比如人们常说的“太岁”、“肉灵芝”,就是一种多种粘菌聚合在一起的混杂群体。分离出来的粘菌能够移动,在经过的路径上会留下一层半透明的浓厚黏液,且粘菌后来会避开这些痕迹。研究人员们认为粘菌或许把这种胶状痕迹作为一种记忆,从而在觅食过程中避免了“走老路,没出路”。
科学家表示,这是第一次在无大脑的生物中证实一种空间记忆系统,而且第一次有证据支持之前未经测试的一个理论,远古时期的原始生物可能使用一种具体化的记忆来解决今天我们复杂大脑所处理的问题。
为了解粘菌的智力行为,科学家们对它们进行了判断执行过程的测试。测试中,粘菌可以轻松绕过一块U型障碍物来获得其后方的含糖食物。此类测试也通常用于机器人,来了解它们是否能独立自主地穿过复杂的障碍物来抵达期望的目标。生物学家说:“对于一种单细胞生物体来说,它没有大脑甚至也没有神经元,但它的能力不断地带给研究人员惊奇,比如说解答迷宫、预期周期性时间甚至像我们一样做出决策。这真的是一种非常奇妙的生物,它正在改变我们对于智力的概念”。基于粘菌行为来研究设计算法,成为人工智能AI设计中的一个重要方向。