一位微生物学家解释了你的死亡生物群落如何循环利用你的身体

2023年9月28日

作者詹妮弗·德布鲁因，对话

腐败梭菌是一种参与腐败的细菌。信用:约瑟夫·鲁宾/Flickr, 抄送被-数控

每个人体都包含一个数万亿微生物的复杂群落对你活着时的健康很重要。这些微生物共生体帮助你消化食物，产生必需的维生素，保护你免受感染，并提供许多其他重要功能。反过来，主要集中在你肠道中的微生物可以生活在一个相对稳定、温暖的环境中，有稳定的食物供应。

但是你死后这些共生的盟友会怎么样呢？

作为一个环境微生物学家谁学习死亡生物群落生活在腐烂尸体内部、表面和周围的微生物——我一直对我们死后的微生物遗产很好奇。你可能会认为你的微生物会随着你一起死去——一旦你的身体分解，你的微生物被冲到环境中，它们就不会在现实世界中存活下来。

在我们最近发表的研究中，我和我的研究团队分享了证据，证明在你死后，你体内的微生物不仅会继续存活，它们实际上还在以下方面发挥着重要作用回收你的身体这样新生命才能繁荣。

当你死亡的时候，你的心脏停止了向全身输送氧气的血液循环。缺氧的细胞开始在一个称为自溶的过程。这些细胞中的酶——通常以可控的方式消化碳水化合物、蛋白质和脂肪以获得能量或生长——开始对构成细胞的膜、蛋白质、DNA和其他成分起作用。

这种细胞分解的产物为你的大脑提供了极好的食物共生细菌，没有你的免疫系统为了控制它们并从你的消化系统获得稳定的食物供应，它们转向这种新的营养来源。

肠道细菌，尤其是一类叫做梭菌, 通过你的器官传播从里到外消化你，这个过程叫做腐败。在体内没有氧气的情况下，你的厌氧菌依靠不需要氧气的能量产生过程，例如发酵。这些产生了分解的明显恶臭气体信号。

从安进化观点你的微生物进化出适应垂死身体的方式是有道理的。就像沉船上的老鼠一样，你的细菌很快将不得不放弃它们的宿主，在这个世界上生存足够长的时间，以找到新的宿主进行殖民。利用你身体中的碳和营养物质可以增加它们的数量。更大的种群意味着更高的概率，至少有一些会在更恶劣的环境中存活下来，并成功找到新的身体。

如果你被埋在地下，当你的身体分解时，你的微生物会随着分解液被冲入土壤。他们进入了一个全新的环境，在土壤中遇到了一个全新的微生物群落。

你的微生物伴随你从摇篮到坟墓。

这混合或聚结两个不同微生物群落的结合在自然界中经常发生。当两种植物的根长在一起时，当废水被排入河流时，甚至当两个人接吻时，就会发生融合。

混合的结果——哪个群落占优势，哪个微生物活跃——取决于几个因素，例如微生物经历了多少环境变化，以及谁是第一个到达那里的。你的微生物适应了你体内稳定温暖的环境，在那里它们可以获得稳定的食物供应。相比之下，土壤是一种特别恶劣的居住环境—这是一个高度多变的环境，化学和物理梯度陡峭，温度、湿度和营养成分波动很大。此外，土壤中已经有了异常多样的微生物群落，其中充满了分解者，这些分解者很好地适应了这种环境，可能会胜过任何新来者。

很容易假设你的微生物一旦离开你的身体就会死亡。然而，我的研究小组以前的研究表明，可以在腐烂尸体下的土壤中检测到宿主相关微生物的DNA信号，在土壤表面和在坟墓里在身体软组织分解后的几个月或几年内。这提出了一个问题，即这些微生物是否仍然活着和活跃，或者它们只是处于休眠状态，等待下一个宿主。

我们最新的研究表明，你的微生物不仅生活在土壤中，而且与本地土壤微生物合作帮助分解你的身体。在实验室中，我们证明了混合土壤和充满与宿主相关的微生物的分解液增加了分解速率，超过了单独土壤群落的分解速率。

我们还发现与宿主相关的微生物增强氮循环。氮是生命必不可少的营养物质，但地球上的大多数氮都被束缚在大气中，生物无法利用。分解者在回收有机形式的氮(如蛋白质)中起着关键作用变成无机形式比如微生物和植物可以利用的铵和硝酸盐。

我们的新发现表明我们的微生物很可能扮演一个角色在这个循环过程中，蛋白质和核酸等含氮大分子转化为铵。硝化微生物在土地可以将铵转化为硝酸盐。

从碎屑或无生命的有机物中回收养分是一个复杂的过程所有生态系统中的核心过程。在陆地生态系统中，动物尸体或腐肉的分解，促进生物多样性并且是一个重要的食物网中的链接.

活着的动物是生态系统碳和养分循环的瓶颈。它们在一生中缓慢地从大面积的地形中积累养分和碳，然后当它们死去的时候，将它们全部沉积在一个小的、局部的地方。一只死去的动物可以支撑一整个弹出式食物网微生物, 土壤动物区系和节肢动物以动物尸体为生。

昆虫和动物清道夫有助于进一步重新分配生态系统中的营养。分解者微生物将我们体内富含营养的有机分子浓缩池转化为更小、更易被生物利用的形式其他生物可以用来支持新生命。这并不罕见腐烂的动物附近茂盛的植物，可见的证据表明，身体中的营养物质正在循环回到生态系统中。

那是我们自己的微生物在这个循环中起重要作用的是我们死后的一种微观生活方式。