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人类与微生物共生程度评价方法

发布时间:2020/04/13 微生物共生 浏览次数:160

人类与微生物共生程度评价方法

 


小编按:“瘟疫越严重,说明人类与微生物的共生关系越不和谐。”在新冠病毒全球蔓延的之际,人类是时候要反思与微生物的关系,与微生物共生,避免下一次的灾难!


 

微生物与人类之间存在对立统一关系,长期以来形成了共生关系。对于这种共生关系的程度评价,需要从统一与对立两个方面进行对比考虑,其数学表述为:共生程度=统一/对立。

 

1.对立关系

 

微生物在生物圈中,无处不在、无时不在。微生物能够忍受的最极端的生活条件就是生命存在的极限。我们很容易地把高等植物、动物对我们人类生产生活的影响视为理所当然,然而,只有当某种微生物引起的灾害发生发生时,大多数人才想起微生物并把它们视为令人恐惧和怨恨的隐形敌人。

 

微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50%是由病毒引起。微生物导致人类疾病的历史,也就是人类与之不断斗争的历史。历史上最骇人听闻的瘟疫之一是所谓“黑死病”,也就是现在所说的鼠疫。鼠疫对于亚洲、非洲和欧洲来说,就是一种恐怖的灾难,甚至改变了历史进程,例如它间接促使了东罗马帝国的崩溃。为什么科尔特斯率领300名西班牙殖民者能够征服有2500万人口的阿兹台克帝国(现墨西哥)?靠的秘密武器就是天花:阿兹台克人俘虏的一名西班牙士兵不幸染上了天花。10年内,阿兹台克人口减少到650万人,生存者也丧失了斗志,一个强大的帝国就此消亡。

 

2. 统一关系

 

事实上,我们这个有限的生物圈所进行的物质循环和能量流动、植物和动物所进行的各种有序高效的生命活动都离不开微生物。没有微生物,就没有我们这个生机盎然的生命乐园。

 

微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵,生产乙醇、食品及各种酶制剂等;一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等,并且可再生资源的潜力极大,称为环保微生物。

 

微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在,称为正常菌群,其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收,菌群在这些过程中发挥的作用,以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调,就会引起腹泻。

 

3 共生关系程度的评价

 

3.1 统一关系的评价         

 

在量子力学中,对电场力、磁力、强相互作用力、弱相互作用力产生原因的解释是两个客体之间相互交换粒子形成各种力。在国际关系或者人与人之间关系密切,也是通过交换来表述,交换频繁,表明关系密切,因此可以用交换频率表征统一关系。

 

3.2 对立关系的评价       

  

同样,国家之间、人与人之间对立关系,以发生矛盾的频率体现,如战争、吵架。因此,对立关系也可以用发生矛盾的频率表征。

 

3.3 共生关系的评价

 

共生关系不仅仅是统一,它也包括着对立。因此共生关系的评价需要从对立、统一两个方面进行。统一关系正比于共生关系,对立关系反比于共生关系,因此共生关系可以表述为:

 

共生关系=统一/对立

 

4 人类与微生物共生关系的评价

 

微生物不仅对人类有害,也有益,而且微生物间的相互作用复杂,所以我们不可以一味地消灭微生物。对于微生物,我们只能与他们共生。因为同样的原因,我们无法通过微生物的特性表征人类微生物环境,因为这个原因太复杂了。对于人类与微生物之间的交换频率很难测定,因此统一关系难以数学表述,暂时默认统一关系的取值等于1。对立关系,我们可以通过每年发生瘟疫情况表征。其数学表达式为:

 

瘟疫=感染比例(发病率)×致死率

 

瘟疫越严重,说明人类与微生物的共生关系越不和谐。因此,人类与微生物共生程度以瘟疫的倒数表征。

 

5标准值的确定

 

公元6世纪时,一场鼠疫席卷了整个罗马帝国长达60年,杀灭了全球一半人口约1亿,14世纪时的黑死病消灭了1/3的欧洲人口2500万,病死率30%-100%;20世纪一场禽流感在仅仅两年内就消灭了全世界超过5000万人口(摘自https://zhuanlan.zhihu.com/p/105553584)。西班牙型流行性感冒是人类历史上第二致命的传染病,在1918~1919年曾经造成全世界约5亿人感染,2千5百万到4千万人死亡(当时的世界人口约17亿人);其全球平均致死率约为2.5%-5%,和一般流感的0.1%比较起来较为致命,感染率也达到了5%。流行性乙型脑炎(简称乙脑)的病原体于1934年在日本发现,每年全世界发病约5万人/年,约10%患者死亡[i]。埃博拉的致死率为50%-90%;登革热的致死率最高达40%[ii]。

 

2009年国家统计局发布的甲类、乙类法定传染病发病情况统计数据见表13.10。通过合计,2009年发病率为271.41/10万,死亡率为1.88/10万。其中,死亡率等于各种传染病的发病率与以致死率乘积之总和。中国发布的此类信息,只有2009年的数据是全面的,所以只能以2009年的数据作为标准值。因此,本体系将瘟疫的标准值定为1.88/10万。

 

[i]陈瑞, ChenRui. 严重危害人类的8种病毒性传染病[J]. 生物学通报, 2006(11).
[ii]一胜. 危害人类的传染病[J]. 环境导报, 2003(11):29-29.

 



 

作者: 赵本东/唐山市开平区市场监督管理局

 

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