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小科普人體大資料之微生物篇:人體内有多少微生物

小科普人體大資料之微生物篇:人體内有多少微生物

人體内約有50萬億細胞, 如果這個數字讓你吃驚的話, 那麼寄生在人體的微生物總量會讓你下巴大跌: 據不完全估計, 這個數量應該是人體細胞數量的10倍以上,至少有500萬億以上。這些微生物的基因總和約是人體基因量的200倍之多 - 而人體基因組的基因數量約2萬多。微生物細胞(不包括病毒)通常較小, 僅是人體細胞大小的十分之一到百分之一,但由于數量巨大, 其總重量可占成年體重的5磅之多。

這些微生物不僅數量巨大,而且種類巨多,從病毒、細菌,一直到真菌和真核生物(如導緻瘧疾的瘧原蟲)。所有這些微生物組合在一起,構成人體微生物群系(human microbiome),是現代生物醫學研究的一個重要領域。

很多人談菌色變,總認為細菌總給人體帶來災難,是不好的東西。其實99%的微生物是無害甚至有益的,隻有不到1%是有害的,而有害的細菌中能夠真正緻病的又是極少數。多數寄生在我們身體表面和體内的微生物是人體賴以生存的必需品,和人體是共生的關系。這些細菌可以幫助我們消化食物,産生某些人體必需的維生素,幫助調節我們的免疫系統,使我們保持健康免受緻病細菌的侵害。

抗生素的發現,應該是人類抗擊傳染病的首次勝利,是人類醫療史上的第一次革命,使人體平均壽命大幅提高 - 人類的平均壽命一下子提高了三分之一。有趣的是,發現青黴素的弗萊明爵士,曾作為戰地醫生服務于第一次世界大戰,正是受到大量受傷感染而死亡的士兵的激勵,才在戰後繼續專心關注抗生素的研究。這也算是戰争推動人類文明的一個例證吧。

說到人類病毒,就不能不提一下艾滋病毒(hiv)。這個至今令世人聞之色變的小小病毒, 隻有10個基因,卻威力無比,專門攻擊人類免疫系統,最終導緻病人免疫力徹底喪失,感染各種疾病而死。雖然每年全球各地無數的科學家投入大量人力物力在研究該病毒,開發藥物及疫苗,但由于該病毒變異很快,隐藏很深,至今很難治療。由台裔美籍科學家何大一發明的雞尾酒療法,是目前公認的療效最佳的艾滋病治療方法。但該方法成本太高,推廣起來有一定難度。

小科普人體大資料之微生物篇:人體内有多少微生物

hiv病毒結構示意圖

雖然與人體共生的微生物種類巨大,由于傳統微生物學研究方法的局限,我們對生活在自己體内的95%以上的微生物沒有任何研究資料。2007年底,美國國立衛生研究院(nih)宣布投入1億1500萬美元正式啟動了為期五年的“人類微生物組計劃( human microbiome project, 簡稱hmp )”。 該項目由美國主導,有歐盟及日本和中國等十幾個國家參加,使用新一代dna測序儀進行人類微生物組dna的測序工作,是人類基因組計劃完成之後的一項規模更大的dna測序計劃,目标是通過繪制人體不同器官中不同微生物的基因組圖譜,解析微生物菌群結構變化對人類健康的影響。

小科普人體大資料之微生物篇:人體内有多少微生物

截止2012年6月該項目結束,它從242個健康志願者中共收集了5000多份樣本,包括了大約30幾個不同器官,如眼睛,鼻子,嘴,皮膚,消化道,陰道等。不同部位的微生物基因組被提取,測定,分類,比較,建立了一個相對完整的人類微生物基因組資料庫,供全球各地的科學家研究參考,為進一步研究這些微生物與人類健康與疾病的關系,打下了堅定的基礎。源源不斷的新發現會從這座大資料金山中被挖掘出來。其中一個有趣的發現是,當女人懷孕時,其陰道内共生的細菌種類會大幅下降,這可能是為嬰兒的出生做準備。相信更多的發現會幫助提高臨床的診斷和治療。

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hmp計劃所揭示的人體各部位的細菌的不同種類

有趣的是,這些微生物的種類和數量會随時間、地點、環境及人體生理的變化而相應改變,有些變化可以用于臨床診斷

原文釋出時間為:2015-03-19

本文來自雲栖社群合作夥伴“大資料文摘”,了解相關資訊可以關注“bigdatadigest”微信公衆号

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