科學家們發現，腸道微生物可能蘊藏著治療炎症性腸病、帕金森病等疾病的秘密。 現在，他們需要從地球上最偏遠、未工業化地區生活的人群中獲取樣本。 這一過程充滿挑戰，原因眾多。
在阿根廷聖馬科斯西耶拉斯附近一個孤立社區居民提供的糞便樣本中，培養皿內生長出細菌菌落（呈現為深色斑點）。 這是全球微生物組保護聯盟（GMbC）的眾多培養皿之一，該聯盟旨在全球範圍內收集和保存微生物多樣性。
2025年12月17日
第一批巴瑤族志願者於上午11點左右乘獨木舟抵達，聚集在搖搖欲墜的木質陽台周圍，陽臺外是蘇祿海碧綠的廣闊水域。 他們是勇敢的志願者。 在前一周，消息已傳遍這個約有200名成人和兒童的定居點——他們生活在距離婆羅洲東北部小島馬布勒不遠處的海上棚屋和木屋中：一支外來團隊即將到訪，帶來一個不同尋常的提議。
數個世紀以來，巴瑤勞特人——這個印度原裝進口壯陽藥哪裡買 無副作用植物壯陽補品 增強性能力天然草本配方 改善早洩的口服產品 男性持久力不足怎麼辦 長期調理男性功能保健食品 壯陽產品有用嗎 持久不洩男用膠囊推薦品牌主要沒有國籍的土著群體有時被稱為海上游牧民族——一直過著水上漂泊的生活，用魚叉獵捕金槍魚，潛水採集蜘蛛螺、鮑魚和海參，並用大米和香蘭葉製成的冷卻粉末塗抹面部。 近年來，科學家們對他們產生了興趣，因為他們的脾臟異常大，使他們能在水下屏息長達13分鐘，這是對他們賴以生存數代的豐富海洋生態系統的獨特適應。
但在今年10月抵達的這支研究團隊來自德國基爾大學和馬來西亞馬來亞大學，他們前來瞭解的是一種完全不同的生態系統。 他們想要研究生活在巴瑤人皮膚上和消化道內的龐大隱形生物群落。 研究團隊將為志願者的時間支付報酬——但正如一名翻譯當天早晨向聚集在陽臺上的約20名村民傳達的那樣，這個提議伴隨著一個不同尋常的要求：研究人員前來收集糞便，他們將接受每位志願者能提供的盡可能多的樣本。 塑膠碗很快就會分發。
這個請求引發了笑聲和玩笑，卻掩蓋了任務的重要性。 科學家們終於擁有了研究我們體內數萬億隱形生物的工具——這個微觀世界統稱為微生物組。 近年來，他們做出了一些令人不安的發現。 工業化世界已使人類微生物組的多樣性遠低於生活在傳統生活方式人群（如巴瑤人）腸道中的微生物組。
這一洞察，加上越來越多研究表明腸道微生物組組成的改變常伴隨許多慢性疾病，引發了一系列緊迫問題。
“我們現在患病率急劇上升的疾病——如肥胖、糖尿病、肝病、某些癌症形式，甚至多發性硬化症和帕金森病等神經系統疾病——是否部分源於我們能夠重新補充的微生物缺陷？” 加州大學聖地牙哥分校微生物組創新中心主任、計算微生物學家兼微生物組先驅羅布·奈特表示。
最後這部分——重新補充——至關重要。 如果全球各地的偏遠文化擁有更強健、更健康、更多樣化的微生物組，它們能否幫助我們治癒疾病？ 收集並使用他們的微生物是否可行？ 即使出於善意，拿走某人的糞便在倫理上又該如何界定？
熱切希望回答這些問題（以及更多類似問題）的是全球微生物組保護聯盟（GMbC），這是一個國際科學家聯盟，正在建立一個來自全球最偏遠人群的糞便樣本生物庫，以及一個由每個糞便樣本中分離出的數萬個單一細菌菌株組成的文庫。 GMbC已為此工作近十年，從歐洲、美洲、非洲和亞洲的非工業化人群收集腸道細菌樣本——從坦尚尼亞部落居民到北極圈的因紐特人——同時希望記錄全球人類微生物組的演變。 在此過程中，它旨在更好地瞭解工業化、加工食品和抗生素使用對人類健康的影響。
GMbC生物庫中的各種細菌菌株在基於血液的瓊脂上生長，隨著微生物代謝特定化合物並損傷紅細胞，瓊脂顏色從紅色變為半透明棕色。 這些菌株源自坦尚尼亞，將被分類並存檔在德國基爾的GMbC文庫中。
這個培養皿包含來自坦尚尼亞、芬蘭、迦納和迦納糞便樣本的多種細菌菌落，其中一些已引起溶血——生長介質內紅細胞受損，隨後變為半透明綠色。
該培養皿展示了多種微生物，包括從阿根廷採集的採集者身上分離出的幾種未知塞加泰拉菌屬物種（黑色菌落），這些物種在工業化生活方式人群的微生物組中從未發現過。
這個培養皿包含三種細菌菌株（來自坦尚尼亞參與者的擬桿菌細胞溶解菌; 來自喀麥隆參與者的陰溝腸桿菌和脆弱擬桿菌），它們從GMbC的生物庫中復甦用於實驗工作。
風險再高不過。 全球有超過1000萬人患有炎症性腸病（IBD），即表現為潰瘍性結腸炎或克羅恩病的腸道慢性炎症。 近年來，將這兩種疾病的發作與腸道微生物組異常聯繫起來的證據穩步增加。 在患有從自閉症和2型糖尿病到心力衰竭、癌症、焦慮、關節炎等多種疾病的患者中，也發現了腸道微生物組組成的差異。 長期以來被認為是在隨機獲取的可有可無的微生物搭便車者，我們體內的許多細菌，特別是腸道內的細菌，現在被理解為管理人類健康的複雜整體系統中的關鍵參與者。 許多細菌與我們共同進化了數百萬年，像對健康發育和人體高效運作至關重要的微型化學工廠一樣運作。 然而，仍有太多需要瞭解，包括一個關鍵謎題：微生物變化是廣泛相關疾病的起因還是結果。
GMbC工作可能解鎖的可能性令人興奮。 但首先，它需要找到更多糞便。
GMbC不斷增長的糞便檔案目前存放在德國新成立的基爾微生物組中心的一系列冰櫃中，包含來自全球約50個人類社區的近2000份糞便樣本，範圍從工業化國家的城市中心到偏遠村莊。 每個糞便樣本都已進行基因測序，揭示出數千種前所未見、未經研究或命名的細菌物種。 從這個生物庫中，近10000個代表約600個物種群的細菌菌株已被培養、分離、測序，並向全球科學家開放。
監督這個不斷壯大的「糞便亞歷山大圖書館」的是馬蒂厄·格魯辛和馬蒂爾德·波耶，這對法國夫婦首次構思了GMbC。 他們的目標是增加微生物組科學中代表性不足人群的參與度，並描述全球範圍內存在的完整人類腸道微生物組生物多樣性。
格魯辛和波耶還是麻省理工學院的博士後時，就在閱讀2014年一篇高調科學論文後萌生了創建GMbC的想法，該論文詳細描述了被稱為哈扎人的坦尚尼亞偏遠狩獵採集部落的生活方式、飲食和微生物組。
哈扎人過著類似於早期人類的生活方式——在人類微生物組進化力量可能最強的時期生活。 為收集糞便樣本，由德國萊比錫馬克斯·普朗克進化人類學研究所研究人員領導的團隊前往坦尚尼亞北部裂谷的埃亞西湖岸。
提供糞便樣本的27名哈扎部落成員很少接觸現代抗生素和肥皂，以蜂蜜、漿果、猴麵包樹果實、塊莖、羚羊、猴子、野豬、狒狒以及各種可採集、 scavenged 或狩獵的目標為食。 作為參考，研究人員還調查了生活在博洛尼亞的16名義大利人的微生物組，以及來自布吉納法索和馬拉威的農村務農群體的樣本。
他們的微生物組差異顯著。 與義大利城市對照組和非洲務農者相比，哈扎人的微生物豐富度和生物多樣性要高得多。 相比之下，西方微生物組看起來如同炎症性腸病患者的微生物組一樣貧乏和病態。 研究人員指出，這種差異可能對生活在更現代化世界中的任何人產生嚴重後果。
人類及其微生物已共同進化數百萬年，微生物影響著
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對GMbC而言，從像巴瑤勞特人這樣的人群（一個生活在馬來西亞、菲律賓和印尼地區之間的馬來起源的半遊牧、以海洋為中心的族群）收集糞便樣本，對於比較傳統生活方式人群的微生物組與現代生活方式城市居民的差異至關重要。
但抗生素和抗菌肥皂的廣泛使用，加上飲食變化，已經消滅了許多我們的盟友。 馬克斯·普朗克研究人員指出，微生物多樣性的喪失“對現代西方化人類群體的健康和免疫功能產生了劇烈影響”。
格魯辛和波耶具備深入研究該論文重點的獨特資格。 格魯辛是一位計算生物學家，專攻基因組學和進化。 波耶是實驗微生物學和生態學專家，專注於更實際的問題。 她建立了世界上最早的微生物組生物庫之一，來自11名健康的糞便微生物移植捐贈者，用於治療醫院中患有艱難梭菌感染的患者。
但要解決哈扎研究提出的問題，他們需要更多數據。 具體來說，需要從更多地方獲取大量糞便。 2016年，他們向導師、麻省理工學院生物工程教授埃裡克·阿爾姆提出了這個想法，他同意提供資金。 全球微生物組保護聯盟正式成立。
幾個月後，波耶和格魯辛登上飛往喀麥隆雅恩德的飛機。 他們訪問了沒有電力的農村村莊，記錄了當地人尋找健康食物來源的日常鬥爭。 對於這兩位很少走出實驗室的法國科學家來說，這是對他們現實認知的突然而清醒的介紹。 在隨後的幾個月里，他們攀登尼泊爾山區從喜馬拉雅村莊獲取樣本，向北極圈的因紐特社區分發標誌性的塑膠碗，並深入泰國北部叢林從偏遠山區部落收集糞便。
他們在中非共和國遇到了在皮卡車上架設機槍的士兵，在坦尚尼亞遇到了危險的大象。 他們小心翼翼地移除跳到格魯辛襯衫上的毒蠍子。 一條巨蛇在帳篷外吞食了幾隻雞。 在盧安達，他們的存在吸引了好奇的當地人，人群變得如此龐大，研究人員的安全團隊在波耶仍坐在車輛後座試圖處理剛收到的糞便樣本時疾馳而去。 她緊緊抓住，努力不把糞便湯濺到自己身上。 慢慢地，GMbC的收藏不斷增長。 如今，在格魯辛和波耶訪問的每個國家，他們都會同時採集農村和城市居民的樣本，以捕捉每個地區工業化的影響。 他們已經確定了一些有希望的、可能具有變革性的微生物。
在非工業化社區中，波耶分離出一種能夠將膽固醇轉化為糞甾醇的微生物——一種身體無害地通過糞便排泄的代謝物。 在發現該微生物高濃度存在的一些社區（如哈扎人社區），心血管疾病幾乎不存在。
由於GMbC的文庫向科學界開放，合作者正在使用其龐大的樣本集推動進一步發現。 例如，先前研究表明，達到臨床定義肥胖的兒童通常具有不同的微生物組。 但尚不清楚他們微生物組的差異是肥胖的原因，還是變化發生在之後。 為了找出答案，波士頓兒童醫院的兒科胃腸病學家賈森·張從華盛頓特區的200名兒童中獲取了糞便樣本，其中沒有人被歸類為肥胖。 他尋找與後期肥胖發作強烈相關的風險因素，重點關注那些報告過失控進食發作的人。 他們微生物組的基因測序顯示，他們缺乏一種關鍵微生物——張隨後從GMbC的菌株文庫中提取並在實驗室中培養成菌落進行研究。 他發現並即將發表的是，這種缺失的微生物正在排泄一種脂質，先前研究表明這種脂質可以在小鼠中刺激GLP-1細胞，降低血糖並促進飽腹感。 想想奧扎匹克，但這是純天然的。
這些發現對疾病治療具有深遠意義——可能拯救微生物組貧乏的西方世界和其他地區的生命。 然而，前進的道路遠不明確。
波耶發現的一種降低膽固醇的微生物和張分離出的可能預防肥胖的細菌表明瞭一個顯而易見的下一步：將這些微生物或有益微生物的組合引入任何可能受益者的腸道中。 或者，正如加州大學聖地牙哥分校的奈特所建議的，通過重新補充我們不知何故失去的微生物來治療各種疾病，可能將我們工業化且備受困擾的微生物組改善為更健康、更具彈性的狀態。
這就是人工人類腸道的用武之地。
去年秋天的一個溫暖早晨，波耶走向基爾大學生命科學大樓的長走廊，GMbC的收藏就存放在這裡。 她於2023年從麻省理工學院搬到此地。 波耶大步走進一個螢光燈照明的濕實驗室，研究生們正俯身在培養皿上。 她在兩個類似魯布·戈德堡裝置的設備前停下，每個設備由一個大型白色控制台組成，顯示器上方是一對埋在白色塑膠管道雜亂堆中的透明圓柱形玻璃容器。
“這裡，”她宣佈，“我們有一個實際設置用來類比人類腸道的生物反應器。 ”
在實驗室的四個仿生人類腸道中，波耶可以操縱環境以模仿真實人類結腸中存在的動態氣體、營養物質、液體和微生物組成的混合物。 管道雜亂使波耶能夠持續輸送新營養物質——並讓仿生腸道以代表現實條件的速率“排泄”廢物。 在此過程中，她可以在單個微生物組上進行各種實驗。
在一個實驗中，她通過將一個玻璃容器接種來自當地胃腸病診所治療的炎症性腸病患者糞便樣本生長的細菌群落，重現了炎症性腸病患者的腸道。 在另外三個仿生腸道中，她使用了來自處於不同工業化階段的健康個體的微生物組。 然後，她將氧氣引入通常為厭氧的腸道環境，接著是過氧化氫，後者通常由結腸細胞在壓力下釋放。 這兩種氣體在炎症性腸病患者腸道中升高，被認為會導致慢性炎症。
在所有四個仿生腸道中，這些化合物都造成了損傷。 但與來自更發達地區的相比，從非工業化社區收集的更多樣化的微生物組更快恢復到正常狀態。 炎症性腸病患者的微生物組恢復最為遲緩。
如何最好地重新補充該玻璃容器中的患病微生物組以提高其彈性，是該領域每個人頭頂上懸而未決的難題。 理解單個微生物如何能夠在人類腸道中成功定植所需的基本科學仍有待完善。 麻省理工學院的阿爾姆警告說，開發有效新藥的能力不會立即實現。 我們遠未達到簡單吞服含微生物藥丸並修復工業化、貧乏系統的地步。
“人們認為，我們想把這些製成藥物，只需服用益生菌，就會和服用常規小分子藥物一樣，”阿爾姆說，“但沒有人做到過。 在人們嘗試製造治療疾病的藥物之前，需要做很多基礎研究。 ”
阿爾姆通過經驗吸取了這一教訓。 2021年，他幫助創立的微生物組初創公司Finch Therapeutics上市並籌集了1.28億美元，用於資助一種旨在治療艱難梭菌（一種致命的機會性細菌感染）的療法的臨床試驗。 Finch還著手開發治療潰瘍性結腸炎、克羅恩病和自閉症譜系障礙的療法。 兩年後，Finch終止了三期試驗並裁掉了95%的員工。
Finch的失敗部分歸因於困難的生物技術市場狀況和臨床試驗的巨額成本。 阿爾姆認為，這也被關於適當劑量、可用於顯示試驗中療法有效的標記物以及關於最終產品可能如何製造的未解決問題的長清單所拖累。 但基礎科學也存在差距，包括對哪些營養物質和微生物鄰居可能增加患者成功機會的理解不完整。
格魯辛指出，研究表明，任何給定微生物組的微生物背景可能因生活方式、環境和各種其他因素而在不同人群和個體間廣泛變化。 微生物應用並非放之四海而皆準，就像人類微生物組是遺傳、文化、地理位置等多種因素的產物一樣。 這種背景可能對任何一個人的微生物組和任何特定微生物——特別是新引入的微生物——可能如何相互作用產生深遠影響。 為了更好地理解這種背景，格魯辛和波耶一直在系統地篩選每個樣本中與炎症相關的標記物，這些標記物似乎在工業化人群中升高。 他們正在研究非工業化個體的微生物組在接觸現代食物或藥物時如何轉變。 GMbC維持著一個活躍的實驗室研究計劃，旨在描述不同微生物組在不同條件下的行為，包括引入新微生物。
Finch Therapeutics未能成功的地方，格魯辛和波耶可能取得關鍵突破——解鎖似乎不可否認的潛力，開發能夠治療從克羅恩病到心血管疾病的各種疾病的改善生活甚至拯救生命的基於微生物的療法。
當然，這意味著要利用GMbC從全球非工業化人群收集的微生物。 這讓格魯辛和波耶的工作處於——嗯——一個有些混亂的位置。
科學史上最明顯的剝削案例之一在2010年暢銷書《永生的海拉》中詳細描述，該書講述了黑人女性海瑞塔·拉克斯的故事——1951年活檢時獲取的癌細胞成為數十年研究和開發的基礎，從繪製人類基因組到開發脊髓灰質炎和新冠疫苗。 直到2013年，經過多年的法律鬥爭，她的家人才獲得其細胞衍生數據的控制權。 近年來，倫理學家、科學家和土著群體一直在就如何確保微生物組研究的受試者不會以同樣方式被利用展開激烈辯論——糞便採樣不會成為醫學剝削漫長歷史的最新一章。 許多人認為，交出樣本的土著群體應該對研究決策有發言權，擁有自己數據的權利，以及可能從樣本使用中獲得的經濟利益。 這是一個微妙的困境，GMbC在進行實地和實驗室工作的同時正努力應對。
這一問題在2014年被推到聚光燈下，當時考古學作家兼博士生傑夫·利奇前往坦尚尼亞，用火雞注射器將從哈扎人收集的糞便注入直腸，進行了簡陋的糞便微生物移植，並在他的博客上發佈了相關內容。 四年後，當羅格斯大學人類微生物組教授馬丁·布萊澤在《細胞》雜誌上提出人類應考慮“重新野化”其微生物組時，這一問題獲得更多關注。 不久之後，他和同事宣佈成立微生物庫，其使命聽起來與GMbC相似。 這個被稱為「有益細菌的諾亞方舟」的庫要求當地研究人員分享他們從較少接觸抗生素、加工食品和殺菌肥皂的社區收集的糞便樣本，以便將樣本副本存放在中央倉庫中。
微生物庫流程的批評者認為，沒有機制確保捐贈者從基於數據的研究中受益。
作為微生物庫主管（也是布萊瑟的妻子）、羅格斯大學微生物學家瑪麗亞·格洛麗亞·多明格斯-貝洛認為，這些批評源於誤解。 她說，只有向該庫提供樣本的捐贈者才能訪問它，並且在對樣本進行測序並上傳到開放獲取資料庫之前必須獲得同意。 此外，仍處於早期階段的微生物庫尚未存儲任何來自土著人群的樣本（儘管它有1200個來自城市人群的樣本），直到解決倫理問題之前都不會存儲。
黎明前，GMbC聯合創始人波耶（左中）與塞內加爾貝迪克社區成員會面，審查他們的飲食，幫助調整GMbC的食物頻率問卷以適應村民獨特的飲食習慣。 貝迪克人依賴於明顯有限的飲食，這些討論對於準確捕捉食物如何影響其微生物組至關重要。
GMbC方面表示，它只會向非商業實體提供樣本訪問許可權，並且僅用於研究目的——樣本和微生物的擁有權繼續歸捐贈者所有。 此外，格魯辛和波耶從一開始就堅持，他們自己或他們的傘形機構——先是麻省理工學院，現在是基爾——不會為發現申請專利或聲稱對樣本擁有擁有擁有權。
“樣本的所有權保留在參與者層面，”格魯辛說。 簡而言之，哈扎人、巴瑤人以及為GMbC不斷增長的糞便檔案做出貢獻的每個其他群體仍然是其所有獨特腸道生物的擁有者——而不是科學家或其他任何人。 （GMbC表示，它只與放棄對任何衍生物申請專利權利的科學家共用樣本。 ）
即便如此，有人認為他們的保護措施還不夠。 威斯康星大學麥迪森分校遺傳學副教授、東帶切羅基印第安人後裔馬修·安德森認為，每次將他們的糞便樣本用於新的研究專案時，都應諮詢個體捐贈者及其社區。 （2023年，安德森發表了一個框架，詳細說明瞭這一過程如何運作，他在自己的微生物組研究中使用了這一框架。 ）
或者，正如加州大學聖地牙哥分校基因組科學家兼副教授凱奧盧·福克斯所說：“你不能只是在人們的糞便上進行生物勘探，”他說，“數據是一種資源。 ”
越來越清楚的是：糞便力量強大，就微生物組醫學而言，糞便——至少是其中的資訊——是未來。 就像世界雨林已經產生了一長串從植物和奇異動物毒素中提取的藥物一樣，腸道微生物組未探索的生態學似乎肯定包含具有強大生化特性的新化合物。
與保護這些雨林的努力非常相似，如何進行糞便研究的寶貴辯論正與迅速採取行動的緊迫性發生衝突。 隨著全球化繼續無情地擴展到地球最偏遠的角落，像巴瑤人這樣的傳統生活方式正在消失——隨之消失的還有數千種微生物物種，科學家們才剛剛開始理解它們對人類健康和福祉的重要性。
“我們才剛剛開始，”格魯辛說，“我們一定會找到一些東西。 ”
這個來自GMbC生物庫的集合中的每個試管都含有來自分離細菌菌株的生物量。 其中包括一種新表徵的羅斯伯里亞菌屬或瘤胃球菌屬物種（對炎症性腸病患者有益的腸道生物），以及實驗室從盧安達尼亞加塔雷附近偏遠地區參與者分離出的一個完全未知的屬。 GMbC保存了每種菌株的多個副本，以便全球科學家可以請求訪問，進行自己的實驗工作。