大腦大小由腸道細菌決定？新研究顯示令人驚訝的聯繫

芝加哥 —西北大學的研究人員在一項連接微觀和進化的引人入勝的發現中發現了證據，表明我們的一些最小的乘客——腸道細菌——可能在人類最大的發展之一：我們的大大腦中發揮了作用。

該研究發表於微生物基因體學，為長期存在的演化難題提供了新的視角。雖然科學家早就知道腦組織是體內能量最昂貴的組織之一，但直到現在，我們的祖先滿足這些強烈能量需求的生物機制仍不清楚。

「我們知道生活在大腸中的微生物群落可以產生影響人類生物學各個方面的化合物——例如，引起新陳代謝的變化，從而導致胰島素阻抗和”，西北大學人類學副教授、該研究的第一作者凱瑟琳·阿馬托 (Katherine Amato) 在一份聲明中解釋道。

為了研究這種聯繫，研究小組設計了一項實驗，使用三種靈長類動物：人類和松鼠猴（兩者都具有相對較高的腦化商數或EQ），這三種靈長類動物的大腦大小相對於體重而言不同。（情商相對較低）。他們沒有直接研究這些靈長類動物，而是將每個物種的腸道細菌轉移到無菌小鼠組中——實驗室小鼠在完全無菌的條件下飼養，沒有任何細菌。他們自己的。

研究小組從每個物種的五個成年捐贈者那裡收集了糞便樣本：來自伊利諾伊州埃文斯頓的體重指數正常且最近沒有使用抗生素的人類，以及來自研究機構的健康狀況相似的靈長類動物。他們使用這些樣本在 30 隻無菌小鼠（每個捐贈者物種 10 隻）的腸道中定植，並追蹤它們的發育 60 天。

「雖然我們確實發現人類接種的小鼠存在一些差異，但最明顯的模式是大腦靈長類動物（人類和松鼠猴）和小腦靈長類動物（獼猴）之間的差異，」阿馬托指出。

結果顯示出明顯的代謝差異。給予高情緒智商靈長類動物（人類和松鼠猴）腸道細菌的小鼠表現出較高的食物消耗，但體重增加較低，，並增加與葡萄糖產生相關的肝臟酵素活性。相較之下，儘管吃得較少，攜帶獼猴腸道細菌的小鼠卻以脂肪的形式儲存了更多的能量。

研究人員發現，這些代謝差異與不同水平的短鏈脂肪酸（SCFA）有關，特別是乙酸鹽、丙酸、丁酸和戊酸，這些脂肪酸是腸道細菌發酵時產生的。帶有高情緒智商靈長類動物腸道細菌的小鼠表現出更高濃度的這些化合物，這些化合物可以透過多種途徑影響新陳代謝，包括食慾調節、脂肪儲存和葡萄糖產生。

值得注意的是，接受人類腸道細菌的小鼠表現出不同的模式，包括所有組別中血糖值最高和體重增加最低。這與人類在靈長類動物中擁有最高的情緒智商相一致，儘管研究人員警告說，需要更多的研究來充分理解這些關係。

這些發現特別令人感興趣的是，人類和松鼠猴在演化上並不是近親。 「這些發現表明，當人類和松鼠猴分開時，它們的微生物群落以類似的方式變化，以幫助提供必要的能量，」阿馬托解釋道。

這項研究首次證明來自不同動物物種的腸道微生物可以塑造物種之間的生物差異。這表明，隨著靈長類動物進化出更大的大腦，它們可能也與腸道細菌群落建立了關係，這有助於支持它們不斷增長的能量需求。

展望未來，研究小組計劃擴大調查範圍，將其他具有不同特徵的靈長類物種納入其中。。他們還希望收集有關微生物產生的化合物類型的更詳細信息，並收集有關宿主生物特徵（例如免疫功能和行為）的其他數據。

從微生物到心靈，誰會想到人類智慧的道路不僅是由基因突變和自然選擇鋪就的，還需要我們消化道中無數微生物盟友的代謝支持？也許應該有一個新的說法：當涉及大腦進化時，它是這很重要。