與眾不同的共生菌類

在過去10年左右的時間里，由于研究者認識到了多細胞生物和豐富、活躍的微生物群落之間的共生關系，個體與群體之間的界限再次變得模糊起來。人體腸道中微生物細胞的數量，和人體全身的細胞數量大致相同。9盡管我們一般將微生物視為病原體，但其實很多微生物益處多多，以至于宿主經常對它們“孜孜以求”。比如說，臭蟲離開了腸道微生物就無法消化，于是母臭蟲會在卵的下面放上一小塊含有這些共生菌的糞球，這樣一來，當幼蟲剛孵出來的時候，它就有了第一頓重要的食物(10)。要是吃不上這份含有共生菌的小點心，幼蟲就無法消化它們賴以為生的植物。10類似地，白蟻罕見的消化木材的能力也依賴于一系列腸道微生物，而它們獲取這些微生物的方式則是吃吃喝喝，吃喝的食物是其他蟻群成員排泄的糞便和富含共生菌的液體。

雖然這些習性聽起來有些不雅，但實際上人類嬰兒獲取腸道菌群的方式與此相差無幾。嬰兒在子宮里時處于無菌環境，第一次接觸微生物是在陰道分娩期間，來自母親腸道的幾種菌類得以在新生兒的腸道中繁殖，而這個過程會快速啟動嬰兒免疫系統的發育。剖宮產的嬰兒接觸到的微生物群落與陰道分娩的嬰兒不同，所獲得的腸道菌群種類也會少一些。11一項研究發現，即使嬰兒長到了7歲，陰道分娩和剖宮產的孩子體內的腸道菌群仍然存在明顯差異；同時，研究也發現，剖宮產導致了微生物多樣性的下降，而這又牽扯到剖宮產的孩子對一系列特應性疾病的易感性增加，如哮喘、過敏和濕疹。

微生物和宿主之間相互依存、高度共生，基于這一事實，一些科學家認為，微生物和宿主的基因組應該被看作單一、連貫的整體單元，并將其稱為共生總基因組（hologenome），又稱全基因組。同時，宿主和微生物也應是一個不可分割的整體，即共生總體（holobiont），又稱全生物體。

不過，我認為這樣一種籠統的分類是沒有意義的。多細胞宿主所依賴的許多微生物是從非寄生的種群中獲得的，這說明這些微生物與其宿主的命運并非密不可分。每個宿主都是成百上千種微生物的家園，如此之多的組合，不太可能形成一個自然選擇作用下的單一個體。通常對我們無害甚至有益的微生物，在體內也可能會改弦易轍，變得紊亂失調，甚至可能會有助于癌細胞的生長和增殖。簡言之，微生物可能會給宿主帶來好處，但要說由于這些好處而帶來了生物性狀的進化，那還是言過其實了。微生物群系是一個重要的合作伙伴，但它并不是作為個體的你的一部分。

盡管如此，所有的多細胞生物體內還是存在著一個與眾不同的共生菌類，而它可以名副其實地成為個體的一部分。這就是活在你每一個細胞之內，并且制造能量的線粒體。12在真核細胞的形成過程中，能夠獲取這些小小的能量源，可謂是一個關鍵性的創舉。這一事件在地球的生命史上只發生過一次，但就是在此之后，生命之樹上才出現了多細胞生物這一分支，地球上所有的動物和植物都源自此。

最初，線粒體幾乎可以肯定是作為毫無拘束的菌體而存在的，純粹由于機緣巧合，它才發現自己可以藏身于另一個細胞之內。無人知道這件事是如何發生的，一種可能的場景是碰上了一個消化不良的吞噬細胞（單細胞的捕食者），它吞下了體型較小的線粒體卻沒有消化它。恰恰是這種消化不良給雙方都帶來了好處，即捕獲者得到了免費的能量供應，線粒體則獲得了細胞的庇護。

線粒體提供的能量意味著真核生物可以生長得比原核細胞大很多（平均大15 000倍），有可能會讓真核生物利用新的生態位，吞食其他更小的細胞。由于獲得了額外的能量，真核細胞的新陳代謝率會更高，換言之，就意味著它能做更多的事情。細胞的大部分能量都被用作合成蛋白質，這就仿佛加裝了新的電池，真核生物合成蛋白質的效率越來越高，基因組的大小也得以增加。通過把合成的蛋白質以不同的方式組合起來，一個細胞可以創造出新的內部結構，并賦予它們不同的功能。在這個過程中，細胞的尺寸和復雜性都得到了不斷的提升。

線粒體的祖先是細菌，但線粒體最終得以成為整體的一部分，微生物群落卻無緣于此。原因是線粒體已經永久地將自己融入了其共生體的生命之中。它們繁殖的唯一方式是與組成生物體的細胞同進退。在這里，讓我們再次強調，進化創造個體確非易事：要成就一個新的個體，必須幾乎完全抑制構成個體的各個部分之間發生沖突。

“幾乎”這個詞就是關鍵所在。