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[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]大腦是能量消耗最高的器官,尤其是人類這種高腦容量的哺乳動物更是如此,一般來說,人類的大腦僅佔體重2%,卻消耗了20%的身體能量,顯示維持大腦運作對人類生存的重要性,且人類擁有靈長類動物中最大的腦容量,這也是我們和其他動物區別的重要特徵之一。然而,究竟是哪些生物因子讓人類能夠演化出如此發達的大腦一直不甚明朗,最近一項研究指出,腸道中一群小到看不見的微生物,可能是人類大腦演化為超級計算機的重要推手。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這項令人嘖嘖稱奇的研究發表在《微生物基因組學》(Microbial Genomics)期刊上,研究指出,我們腸道中的微生物群落(通稱腸道菌)可能在人類祖先演化出更大腦的過程中扮演了關鍵角色。 這些微生物通過影響能量的產生和利用,為大腦的發育和運作提供了必要的養份。
腦洞大開:把靈長類的腸道菌放進老鼠肚子裡[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]研究的第一作者、美國西北大學的人類學副教授阿瑪托(Katherine Amato)表示:「腸道菌群的變異是一個未被探索的機制,靈長類動物可能透過此一機制,改變新陳代謝應對不同的大腦能量需求。」為了驗證這個假設,研究人員進行了一項別出心裁的實驗。他們將來自三種靈長類動物的腸道菌群移植到體內完全無菌的老鼠體內。這三種靈長類動物分別是人類、松鼠猴(squirrel monkey)和獼猴(macaque)。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]隨後的六十天中,研究人員持續監測這些被植入靈長類腸道菌老鼠的生理和代謝指標,包括體重、脂肪百分比、血糖水平、肝功能等。他們還測量了每組小鼠中微生物類型及其產生的化合物的差異。研究人員預期植入人類腸道菌群的老鼠在生理學上會和其他兩組有所差異。
高腦容量靈長類動物腸道菌群能促進能量產生[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]研究結果顯示,移植了來自人類和松鼠猴(較高腦容量靈長類動物)腸道菌群的老鼠,表現出更高的能量產生和利用效率。這些老鼠的血糖濃度更高,能量消耗更快,但體脂肪率卻更低,似乎為大腦的高耗能做好了準備。相比之下,移植了來自獼猴(較低腦容量靈長類動物)腸道菌群的老鼠,則傾向於將剩餘的能量儲存為脂肪。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這個研究首次證明了不同動物的腸道菌群可以塑造其生理機能,甚至對演化有潛在影響。研究團隊指出,較高腦容量靈長類動物的腸道菌群,可能通過以下機制促進了大腦的發育:
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]阿瑪托表示:「這些差異顯示了大腦容量與腸道微生物之間具備潛在聯繫,當人類和松鼠猴分別演化出更大的大腦時,它們的微生物群以類似的方式發生了變化,以提供必要的能量。」
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]研究人員計劃在未來研究中,納入更多不同腦容量的靈長類動物,以進一步驗證此發現。 他們還希望深入研究微生物產生短鏈脂肪酸的具體機制,以及這些短鏈脂肪酸如何影響宿主代謝和基因表達,以及對行為和免疫功能的影響。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這項研究為我們理解人類大腦的演化提供了新的視角,也提醒我們,腸道菌可能是大腦演化路上的幕後功臣。未來,或許我們還能從這些微生物中挖掘出更多關於健康、疾病甚至認知能力的新知識。
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