最早提出来说肠道菌群可以引起衰老和慢性病这个观点的，是1908年的诺贝尔奖获得者梅契尼科夫。他认为肠道里边的一些有害菌产生有毒有害的物质，可能会推动或者引发一些慢性病，加快衰老。
中医也有一个很朴素的观念，叫做粪毒入血，百病蜂起。那就意味着，如果肠道里边一些有害菌过度生长的话，它们通过产生一些有毒有害的生理活性物质进入血液，可能真的能够推动某些疾病的发生和发展。
这是2012年我们发表的一篇研究论文，我们在一个175公斤重的年轻人的肠道里发现一种叫阴沟肠杆菌的致病菌，占到了总量的35%。我们给他经过营养干预，4周以后这个菌基本检测不到了，23周以后他的体重下降了51.4公斤，然后他的糖尿病、高血压、高血脂，全部回到正常的范围。
我们怀疑这个细菌是不是让他得病的原因，就把这个细菌分离出来，然后接种到了无菌动物的肠道里边。美国JeffGordon实验室，还有其他一些实验室，有大量的证据证明，无菌动物吃高热量的饲料是不会肥胖的。
但是接种了我们发现的这样一个病菌以后，这个病菌可以长得非常地多。动物再吃高热量的饲料，就出现了重度肥胖、脂肪肝、胰岛素抵抗等等，几乎人胖的时候出现的所有问题在小鼠里面都能用这一个细菌复制出来。
这实际上是满足了鉴定传染病病原物的柯赫法则，然后鉴定出来的第一个能够引起肥胖的人体肠道细菌。这样的细菌如果在我们的肠道里长得非常多的话，它就很有可能引发，至少是加重一些慢性病。
但是以肠道菌群为代表的人体共生微生物，它并不是天生专门让我们得病的。实际上，绝大多数肠道菌群，它们要么是有益的，要么是无害的。
最早提出超级生物体概念的是1958年的诺贝尔奖获得者Lederberg。他认为我们人身体里共生的微生物和人的细胞一起构成了一个超级生物体。90%以上的细菌生活在肠道里面。
如果看基因的比例的话，我们从父母那里遗传来的大概也就两万多个基因，可是我们的共生微生物后天带到我们身体里终身和我们相伴的基因有多少个呢，有几百万个。
所以我有时候开玩笑说，如果看细胞比例的话，你只有1/2是人，如果看基因比例的话，你只有1%是人。
基因可以和环境互作，影响我们的生老病死，但是大家要记住，是你从父母那里遗传来的基因和你的共生微生物从环境里带到你身体的基因，一起和环境互作，影响你的生老病死。
巴西热带雨林沿着蜿蜒了几百公里的亚马逊河，河的两岸是郁郁葱葱的原始森林，但是只要把树砍掉，森林就退化了。人的肠道有几十米长，也是蜿蜿蜒蜒，里边长满了各种各样的细菌，它的复杂程度是一点也不亚于巴西热带雨林的。
但是肠道里边有没有像大树一样的细菌？它在，热带雨林就在，它不在，热带雨林就退化，然后杂草丛生、杂菌丛生，开始让我们得病。带着这个问题，我们去探求健康人的菌群结构应该是个什么样子。
2015年我们发表了一篇文章，是和内蒙古农业大学、江南大学、上海交通大学，三家一起合作，从全国20个地区采集了314个18到35岁的健康年轻人的粪便样品。这些人来自于7个不同的民族，一半男一半女，一半是农村的一半是城市的。
我们把DNA提取出来经过测序，然后把数据分析以后，发现一个很有意思的现象。这个里边每一个点代表一个人，不同的颜色的点代表不同的民族，两个点离得越近说明这两个人的菌群结构越相似，离得越远说明菌群越不像。大家可以看出来，同一个民族的人，菌群结构是比较像的，但是不同的民族的菌群结构是不一样的，差别还是比较明显的。
但是有意思的是，有一类叫做短链脂肪酸产生菌的功能菌在所有人的肚子里都有，而且把这些菌加在一起占到了总测序量的一半。这就提示我们，这些菌是不是健康人应该有的优势菌？
什么是短链脂肪酸呢？它其实是碳原子比较少的一些有机酸，比如乙酸、丁酸、丙酸，乙酸就是我们醋里边的那个酸。有一些肠道菌群在我们的肠道里可以大量地产生这些短链脂肪酸。
实际上肠道里边的细菌需要能源才能够有效地生长，最好的能源就是由碳氢氧三种元素组成的碳水化合物。我们的食物里面有一类成分叫膳食纤维，它其实就是代表了一大类结构非常多样化的碳水化合物。
这些碳水化合物的共同的特点是，人的消化酶根本就没办法消化吸收它，我们吃下去以后好像对我们没什么用。但实际上，它作为优质能源会被一些细菌加以利用产生能量来生长，然后用不完的那一部分能量以短链脂肪酸的形式释放出来。
这些短链脂肪酸反过来对人有非常重要的作用。现在有大量的研究发现，短链脂肪酸可以为我们的肠道上皮细胞提供生长所需要的能量，可以减轻肠道的炎症，甚至能够调节我们食欲中枢，增加我们的饱腹感等等。
可以这么说，乙酸、丁酸这样的短链脂肪酸是我们人体必须的营养元素，就和必需氨基酸一样。但是，必需氨基酸人不能合成，食物里是有的。可是短链脂肪酸人不能合成，食物里也没有。只有吃了膳食纤维，养了这些短链脂肪酸产生菌，它才能给你产生短链脂肪酸。
因此肠道菌群里面短链脂肪酸产生菌是最能体现人和细菌共生关系的这样一个例子。非常有意思的是，现在有大量的研究表明，肥胖症、糖尿病、结肠癌等等，很多的慢性病人，他们的肠道菌群失调有一个共同的特征，就是产生短链脂肪酸的菌，种类少、数量低，产生的短链脂肪酸也不够。
这个是不是发病的一个非常重要的原因呢，为什么这些病人的短链脂肪酸产生菌会减少？我们看一下两万多年以前古人类的粪便化石分析。
▲远古人粪便化石
古代人类每天膳食纤维的摄入量是200到400克，而我们现在发达国家和发达城市，平均一天其实只能吃进去15克的膳食纤维，而美国医学会推荐的健康人应该摄入的量也不过是30克，相当于我们祖先的几十分之一。
几百万年以来，我们的肠道菌群是在一个高膳食纤维营养环境下和我们人一起共进化的。只是在最近的几十年到一百年左右，我们的饮食结构发生变化，膳食纤维才大量地减少。作为能源的膳食纤维的减少可能就导致了短链脂肪酸产生菌的减少，继而可能会引发很多的身体问题。
针对这些研究，我们也分析了比如说药食同源食品。中国的药食同源食品里面是有很多的多糖的，它们也就是那些我们人不能消化的，但是可以让细菌发酵利用产生短链脂肪酸的碳水化合物，其实也可以归为膳食纤维。
我们就把富含各种不同的膳食纤维的谷物类的种子，加上药食同源的食品，再加上一些结构比较简单的寡糖类的、可溶性的膳食纤维——一般人把它叫益生元，复配在一起，再提供人所需要的蛋白质、脂肪等等营养，构成了一个既能给人提供营养，也能给重要的短链脂肪酸产生菌提供所需要的能源的这样一个饮食结构。
然后做了很多的临床研究，在肥胖、糖尿病的领域里面都取得了一些很好的效果。我自己是这个干预方案的第一个志愿者，体重从180斤减到了140斤，三高都恢复了正常，已经保持了快十年了。
还有比如说刚才提到的26岁175公斤重的年轻人，他23周减掉51.4公斤。3岁92斤的一个小女孩，4个多月减了30斤。所有过程都是没有运动，只是通过营养来改变菌群。美国《科学》周刊对我们的工作做过一个报道，大家感兴趣可以去看看。
今年的3月9日，我们在《科学》周刊发表了一个用高膳食纤维干预菌群来改善糖尿病的临床研究的论文。这个工作是怎么做呢，我们把病人随机分成两组，其他控制都一样，但是处理组比对照组要多摄入将近40克的非常多样化的膳食纤维。
经过3个月的干预发现，处理组比对照组的糖化血红蛋白降得低、体重降得多，血糖改善得快，血脂也下降得比较快。
因为是随机对照实验，所以额外得到的这些疾病的改善只能归因于多增加的这些膳食纤维。膳食纤维我们人又不能利用，怎么能够改善糖尿病呢？我们想应该是通过改变菌群。
为了验证这个想法，我们就把同一个人干预前的糖尿病的菌群，和干预后3个月可能改善了的菌群移植到无菌动物里面。结果发现干预前的菌群能够让小鼠血糖出现异常，干预后的菌群小鼠的血糖不但不出现异常，反而会改善。那就说明膳食纤维引起了肠道菌群的变化，而这种变化是和糖尿病的改善是有因果关系的。
我们通过高通量测序组装高质量基因组的方法，一共检测到141个短链脂肪酸产生菌。虽然都是短链脂肪酸产生菌，但是，在我们增加了多样化的膳食纤维之后，最后只有15个菌真正地利用这些膳食纤维长起来变成了优势菌，还有47个菌不但没有长起来反而掉头向下、变少了，另外剩下的菌是没有变。
非常有意思的是，这15个菌是产生乙酸和丁酸的有益菌，而那47个菌里面有产生吲哚的、有产生硫化氢的，都是有害的代谢物，也更有产生引起炎症的内毒素的这些细菌。
所以膳食纤维实际上是养起了一组我们认为类似于大树的细菌，这组细菌长起来以后，就像树长满了遮荫，形成阴暗潮湿的环境一样，喜欢阳光的杂草就长不起来了。
而这一组细菌被膳食纤维养起来以后，它会产生酸，把肠道的整个环境酸化，然后再加上抑菌作用，再加上竞争排斥作用等等，它就能够让整个肠道的环境压制有害菌然后保持健康。这样的细菌很显然对我们每个人的健康都非常地重要。
这是我的小孙女，她的出生给我们家带来了无尽的快乐。我们每一个家庭都希望自己的新生儿从一开始就是健康的。新生儿的肠道是微生物的天堂，里边营养很丰富，免疫系统还没有发育，pH值也是中性的。所以什么细菌先进去什么细菌就会长成优势菌。
如果是大树细菌先进去，把树长起来了，然后有一些病菌杂菌进来，它除了锻炼我们的免疫系统，让我们的免疫系统学会识别敌我，它不会翻起大浪，不会让孩子得病的。
可是倒过来，如果是一些杂菌，甚至是一些有害菌先进去长成了优势菌，这个孩子的身体就有很大的问题了。所以大家一定问，我们的孩子怎么能够第一时间得到大树细菌呢？
其实大自然早已做了安排。怀孕的女性在最后几个月激素分泌等等会发生变化，会让她的产道里面分泌大量的糖元，然后把很多乳酸杆菌给养起来。所以孩子出生的时候如果是顺产，从产道经过，他还没有来到这个世界上，全身就涂满了这种大树细菌，口腔里也会接进去。
另外一个，妈妈的乳汁里面其实也是有这些大树细菌的。另外每升母乳里面有10到15克的多样化的可溶性的膳食纤维，结构大概有200多种，随便什么大树细菌估计都能够被它养起来。
所以自然分娩、母乳喂养的孩子肠道里面的有益菌大概要占到70%到80%。有害菌一定要有，我们需要它们来锻炼我们的免疫系统，但是它们只能是占少数。所以只有大树细菌压着它们，孩子的身体才是健康的。
可能在座的爸爸会说，原来大树细菌是妈妈提供给孩子的，那没我的什么事？实际上我们每一个人的身体内外其实是有一个微生物的云，一对年轻的夫妇生活在一起，在一个碗里吃饭、一个床上睡觉，还要做一些爱情的游戏，一定会交流细菌的。所以爸爸身体里的有益菌会进入妈妈的身体然后再交给孩子。
因此无论是人的基因还是有益菌，都是父母双方共同提供给孩子的。我们可以把父母各给孩子提供的那一套基因叫做血脉。我们共同努力把有益菌传给孩子，我给它起了个名字叫菌脉。血脉和菌脉都要延续下去，世代相传，才能保证孩子的健康。
但可惜的是现在至少有三大杀手会割断一个家族世世代代往下传的保证健康的菌脉。
第一个我们大家可能就能感觉到，就是剖腹产。这一位Maria Gloria Dominguez-Bello，是我在罗格斯大学一个系的同事，她是国际上研究不同生产方式对新生儿肠道菌群影响的权威之一。他们就发现，顺产的孩子和剖腹产的孩子肠道菌群是不一样的。那些主要的大树细菌在剖腹产的孩子肠道里看上去是没有的。
怎么办呢？他们又另外做了一个实验，就是用纱布把剖腹产的妈妈的产道擦一下，然后再在孩子的全身涂抹，嘴里也涂一下。虽然你没有从产道那儿过，但是我把菌接给你，这样的孩子的肠道菌群还是可以和顺产的孩子比较像的。
另外就是要吃母乳，如果剖腹产还有机会吃母乳的话，那仍然可以补充大树细菌，是没有问题的。但可惜的是有很多孩子既是剖腹产又是奶瓶喂养，就让孩子失去了两次获得大树细菌的机会，有大树细菌也失去了大树细菌需要的营养的支持。
第三个割断菌脉的，大家肯定也能想到，就是抗生素。这位Martin Blaser教授是纽约大学医学部的教授，他写过一本书叫《消失的微生物》，这本书现在也有中文版。
他的很多研究就表明，新生的小鼠，哪怕只用一次抗生素，它的肠道菌群也会发生重大的变化。这样的肠道菌群会加重代谢综合征，有很多的问题。这边给大家一个提示，抗生素有可能是非用不可的，如果非用不可的话，注射可能对菌群的影响比口服要小得多。
现在就有一个非常严肃的问题摆在大家面前，当一对夫妇准备生孩子的时候你们要做很多决定。我现在代表大树细菌给你们提出一个请求，就是当决定要不要剖腹产、要不要吃母乳、有时候孩子得了病要不要抗生素、怎么用抗生素的时候，请千千万万考虑一下大树细菌的需要。
我们肯定很想知道我肚子里的大树细菌到底有没有、有多少、是谁、我怎么把它养起来。当然最理想的就是用现在已经比较成熟的高通量对DNA进行测序的手段，来识别每个人肚子里的大树细菌，知道每一个细菌的营养需要，把细菌需要的膳食纤维提供给它。那么你就可以安然无忧，你的肚子里就有一个巴西热带雨林。
但是很可惜现在这样的手段还停留在实验室阶段。在这种手段能够让我们做到个性化营养干预、让每个人受益之前，大家可能很想说，那我怎么办？那我只能按照自己的体会和我们的研究给大家提一些建议。
第一个就是要尽量多吃一些多样化的膳食纤维。大家一听，说那简单，不就是吃菜吗？对不起，菜里边90%都是水，你吃了很多，撑得都吃不下了，其实并没有吃进去多少膳食纤维。
按照我自己的研究和个人的体会，我们每一天膳食纤维的摄入量应该在60克以上才行。而你现在可能一天只吃了15克，怎么样才能够足量地供应膳食纤维呢？就是在植物的种子里面，所以我们要多吃粮食。
但是粮食的种子如果被磨碎了，淀粉粒的结构也就给破坏了。大量的淀粉释放出来，只要一煮熟或者蒸熟，它就和吃白糖是一样的，血糖升得很厉害，能量也很高。
那怎么办呢？我告诉大家一个我自己还有我们家人吃的办法，就是把谷物的种子和豆类的种子大概按照3：1混合，浸泡过夜，然后再把它蒸熟。蒸熟以后分成一小份一小份地冻在冰箱里，早晨可以拿出一份来煮一下再吃。
这样一个完整的种子，所有的膳食纤维都在里边，而淀粉粒是包埋在里边的，尽管你咬得很碎，但是你永远赶不上磨面机打碎的程度，所以里边有很多淀粉粒来不及接触你的消化酶可能就到了下边。这样的话它不但不会升血糖，反而淀粉如果没有被吸收再进入下面的肠道也是一种膳食纤维。
第二个大家可能常见的问题是，如果我的肚子里这种所谓的大树细菌不够，现在有很多益生菌产品，能不能吃益生菌产品来补充大树细菌呢？
这是最近一段时间，生命科学领域里面最有名的《细胞》杂志发表的两篇研究论文，是以色列魏茨曼研究所的一个工作。他们把以色列的一种叫做Bio-25的益生菌产品用来做研究以后发现，这些菌只能在个别人的肠道里有一定的定植，就是不能在所有人的肠道里稳定地定植，这是第一个问题。
第二个问题，你去医院里有时候要吃抗生素，有时候医生会给你开一点益生菌，说可以帮助保护肠道菌，让肠道菌尽快恢复。但是魏茨曼研究所发现，在抗生素使用过、被受到破坏的肠道菌群用了这个益生菌产品之后，结果反而恢复得更慢。
这两篇论文发表以后在社会上引起了巨大的反响，一些人开始怀疑益生菌有没有用。实际上，只是魏茨曼研究所研究的那一种益生菌产品可能没有用。
要想得到一个有用的益生菌的产品，首先菌种必须是安全的。比如说，这是我们国家卫生部公布的可用于食品的菌种名单，里面列的一种一种的细菌并不意味着这种细菌就是益生菌，但至少它是安全的。所以首先要用比较安全的细菌来做菌种。
它的功效怎么样呢？实际上在2002年的时候，联合国粮农组织和世界卫生组织请一批专家，专门写过一个用于食品的益生菌的功效评价指南，里面推荐了一系列的经过体外实验、动物实验，和随机、双盲、安慰剂对照临床试验，来对具体的一个个益生菌的菌种和它混合起来形成的产品功效进行评价。
所以一个好的益生菌的研究机构，或者是一个好的负责任的益生菌产品的生产厂家，他们应该在安全的菌种目录里选菌种，同时要按照联合国粮农组织和世界卫生组织提供的评价指南规定的内容来进行功效评价。
那你可能就要问了，市面上这么多的益生菌产品，我怎么知道哪一种是比较靠谱的。
首先是要选择菌种。我们人是一个种，同一个种里面的人，之间的基因差别只有0.1%，人和黑猩猩的基因差别也只有1%，和小白鼠只有10%。但是你们知道不知道，同一种细菌里面的两个不同的细菌的菌株，它们的基因差别可以达到30%。
那就意味着都叫青春双歧杆菌，这两个菌株之间的遗传差别可能三倍于人和小鼠的差别，那你想一想同种的细菌能有同样的功能吗？不能的。所以要想选择益生菌产品，一定要弄清楚它是用哪一株细菌做的菌种。
怎么去判断呢？其实细菌的名字是有一个命名的规则。前边这个字是它的属名，后边这个字是它的种名，最后还有一个编号，就是菌株的名字。
阴沟肠杆菌B29
Enterobacter cloacae B29
所以你买这个益生菌产品的时候，要看一下上面有没有列出菌种来，菌种的名字后面有没有菌株编号。没有菌株编号，实际上是没有办法追踪关于这个细菌的所有相关的研究情况。
而刚才魏茨曼研究所发现的不是太靠谱的Bio-25产品，你看它的菌种目录里面，列了11种细菌，一个菌株编号都没有，所以实际上不知道是用什么细菌用来做的产品。
那你更没办法知道它是产乙酸的还是产丁酸的，有没有做体外实验，有没有做过动物实验，有没有做过临床实验，有什么专利，有什么论文。所有相关的东西，因为没有菌株编号，实际上是根本没办法追踪，这样的产品我建议大家先不要买。
第二个问题，就是一般来说益生菌要活着喝下去，可能对人的帮助才是最大的。一般它标的活菌数是出厂时候的活菌数，通过运输、存储、通过摆在货架上，最后等你买到家再喝下去的时候，中间的时间可能很长。菌会不断地在死掉，到底你喝的时候还剩下多少活菌，实际上是不清楚的。
另外一个要命的问题是，有很多产品为了改善口味，加了很多很多的糖，这个其实就会抵消它有可能有的健康的作用。这个问题我们怎么解决呢？
我也给大家推荐一个小的窍门，就是把产品买来不要直接用，而是拿它作菌种去做酸奶。用这个益生菌产品作为种子，再加上牛奶培养出来的酸奶。第一，里边的菌都是活的，而且量经过了放大，所以活菌数不用担心。第二，糖也被消耗完了。
至于说它有没有效果，对你好不好，那要试吃一段时间才知道。当然我们肯定就会关心，我又吃膳食纤维，又吃益生菌，过上一段时间，我是不是比以前更健康了。就在前天，同样是《细胞》杂志，又发了一个重磅的、可以说是爆炸性的论文。
他们发现，如果一个动物因为有遗传缺陷，免疫出现了一些问题，菌群已经失调了，你再让它吃单一的可溶性的膳食纤维，比如说菊粉，或者是低聚果糖，6个月以后动物生了肝癌。
这个问题其实大家用我们前面说的大树细菌的理论来想一想，是能想得通的。如果说树已经被砍光了，杂草丛生的一片地，你往里边施化肥、浇水，精心培育的结果可能是一个大毒草。
所以如果一个人的菌群结构已经严重失调了，已经没有大树细菌了，你让他吃膳食纤维，特别是那些结构简单的可溶性的膳食纤维，很多病菌、杂菌、有害菌也能用的，那么你可能会养出来一些引起各种非常严重疾病的菌。
因此我们还是要小心，要在知道自己的菌群结构的前提下，有针对性地进行调整。这个随着研究的深入，随着技术的发展，我们应该给大家找到解决方案。
实际上现代科学是有很多的办法来定量地、科学地提供证据和数据来帮助我们评判菌群健康的。比如说，这是用我们的方法，改善菌群、减轻体重的人。我们检测了他的粪便提取液里面的致癌物质活性的变化。
大家看一下，最上边是那些人的细胞，用粪便的提取液处理一下，后面是不是有个拖个尾巴像彗星一样，那就是这个细胞里面的DNA，等于粪便提取液里面的致癌物质给破坏了以后放出来的，变成了碎片。就是说，如果你的粪便提取液里面有能够让人的细胞的DNA变成碎片的物质的话，它是有致癌作用的，所以一开始这些人的粪便提取液的致癌活性是比较高的。
在我们严格干预让它的菌群变得比较好，9周以后，这些细胞基本保持正常，不会释放出破碎的DNA。但是后边又过了14周，我们发现致癌活性又回来了，是因为我们不再给他提供马上就可以用的产品，而是让他自己回去按照我说的先泡再蒸再煮去吃，结果估计没有多少人吃。
当然了，这样的方法太慢、通量太低。最理想的是用高通量测序的手段，通过大数据，把所有的可能的菌群不一样的健康人的数据都测出来，最后我们就形成一个数据库。每一个点代表一个人，绿颜色的代表健康的人。虽然每个人的菌群和别人的不一样，但它是在一个范围里进行波动的。
所以，如果测量了足够多的健康的人的话，可以把人的菌群的健康的参考值测出来。它不像血压、不像血糖，是一个高低的两个数值，它实际上是由所有已知的健康的人的菌群的差别所占据的空间，定义出来的这么一个范围。
如果你拿来一个人的样本用同样的方法测了以后，落在这个范围里边，这个人的菌群就是健康的，落在外边他就不健康。他和哪一些病人的菌群像，他可能要么已经是个病人，要么正在往那个方向走。
所以建立起这样一个健康参照的微生物的数据库，才是我们从根本上解决如何用肠道菌群为靶点，来测量我们的健康，来判断任何一个干预措施是不是帮助了我们的一个终极解决方案。
但是要解决这个问题不是一件简单的事情。2015年我和美国夏威夷大学的美国科学院院士Margaret Mcfall-Ngai，还有德国马普海洋微生物研究所的所长之一Nicole Dubilier，我们三个人在《自然》杂志上发了一个呼吁，就是希望全世界的科学家联合起来 ，用同样的方法来统一测定重要样本里边的微生物的组成。然后我们才能够把数据整合到一起，才能够出现刚才所说的这样一个用于参照的健康标准的数据库。
今年的7月底，国际人类微生物组联盟做了一个决定，我们希望在全球对100万健康人的菌群进行测序，但是要用统一的方法，全世界各个主要的国家，把所有可能出现的不同类型的健康人的菌群都测出来，然后把数据整合在一起变成一个数据库。
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