肠道细菌竟能影响大脑大小与功能？首创性证据出现了！

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前 言

大脑为何在不同动物间差异巨大，一直是生物学的重要问题。传统解释聚焦基因、环境与营养，但新的线索表明，大脑或许并非完全由“内部工程”决定。

跨学科研究发现，肠道细菌可能以影响大脑大小与功能的方式介入宿主生理。

研究团队比较了人类、松鼠猴、猕猴等灵长类的肠道菌群，这些物种的大脑体积与认知能力差别显著，而其微生物代谢特性也不同。

当这些菌群分别移入同一宿主体内后，宿主与大脑相关的基因表达竟呈现出与供体物种一致的变化，暗示不同菌群携带着不同的大脑调控信号，为理解大脑进化提供了新视角。

01来自不同灵长类的菌群，让大脑呈现不同的基因表达模式

为了观察肠道菌群对大脑的影响，研究者使用了无菌动物作为模型，让其分别建立来自人类、松鼠猴和猕猴的菌群体系。

这三种灵长类的大脑大小与能量需求存在天然差异，使肠道微生物的代谢潜力也不尽相同。

菌群在宿主体内稳定定植后，大脑组织中的基因表达出现了显著变化。接受人类或松鼠猴菌群的动物，大脑中与能量利用、突触可塑性、学习与记忆相关的基因表达水平整体更高。

这些通路对于维持更复杂的大脑结构至关重要。而接受猕猴菌群的动物，这些表达路径明显较弱，呈现出的模式更接近大脑体积相对较小的灵长类特征。

更令人关注的是，宿主大脑的基因表达变化方向与供体物种自身的大脑差异呈现一致性。

这意味着肠道菌群的特性已超越消化系统本身，通过某种机制影响了大脑内部的基因调控，使宿主的神经活动更贴近原始菌群来源物种的特征。

这一现象提示肠道菌群携带着某种指向性信息，使其能够在跨物种范围内塑造大脑的能量利用方式与神经网络建构路径，为研究大脑发育差异提供了新的视角。

02肠道细菌如何“影响”大脑？机制比想象中更合理

肠道并不是孤立器官，它通过肠脑轴与大脑保持密切联系。不同细菌就像不同工厂，能够生产不同类型的代谢物，包括短链脂肪酸、氨基酸衍生物以及可能影响神经活动的信号分子。这些代谢物可以经过血液循环进入全身组织，对大脑产生直接或间接作用。

大脑是高度依赖能量的器官，任何影响能量供应效率的因素，都可能改变神经元活动和突触结构。

来自大脑体积较大的灵长类动物的菌群往往具有更高的代谢潜力，因此在新的宿主中也能够支撑更高水平的能量相关基因表达，使神经活动表现得更为活跃。

除此之外，一些与神经发育和心理状态相关的基因路径也发生了变化。这并不意味着某种菌群会直接导致特定神经症状，而是提示肠道微生物可能参与调控大脑发育的部分关键节点。

它们的代谢物、信号分子以及对宿主免疫与神经系统的影响，可能共同构成了一条从肠道到大脑的调控链条。

从这种意义上看，肠道微生物并不是在“控制”大脑，而是作为身体生态系统的一部分，为大脑结构与功能提供一种可塑性影响。这种影响在长期演化过程中可能逐渐积累，最终形成不同物种之间的大脑差异。

03大脑差异或许不只来自基因，肠道菌群是推动力量之一

当研究团队把不同灵长类的菌群移植到同一种动物体内，并观察到一致的基因表达方向性时，一幅更宏观的画面逐渐清晰。

大脑的演化不仅是基因突变和环境压力的故事，也可能与肠道菌群长期协同演化的过程有关。

不同物种会因饮食、生活方式和环境差异形成独特的菌群体系，而这些菌群体系通过代谢潜能、能量调控和信号产物等方式，累积地影响着大脑的功能路径。

一个更高效的肠道菌群系统，可能为大脑的扩张提供更稳定的能量基础。而一个代谢能力较低的系统，则可能限制大脑结构的复杂化。

正因为如此，这项研究被认为为“肠道菌群参与大脑演化”提供了方向性的证据。

它揭示的是一种跨越代谢、生理与神经发育的深层联动机制，让我们对大脑如何形成、为何不同、为何演化出巨大差异，有了新的理解角度。

04肠道微生物的平衡，是维持大脑良好状态的重要一步

随着越来越多研究提示肠道微生物与大脑存在深层联系，人们逐渐意识到肠道生态的稳定可能比过去想象中更重要。

不同菌群所带来的差异不仅体现在消化层面，也可能影响大脑的能量利用与神经活动。保持肠道微生物的多样性与平衡，让其维持健康的代谢能力，有助于支持整体身心状态。

良好的饮食结构、规律作息与适度运动，是维持肠道生态稳定的关键基础。理解并保护这一生态系统，让肠道和大脑在和谐节奏中共同运作，也许正是迈向长期健康的一条重要路径。

注明 参考文献

Primate gut microbiota induce evolutionarily salient changes in mouse neurodevelopment

Alex R DeCasien , Jacob E Aronoff , Elizabeth K Mallott , Sahana Kuthyar……

DOI: 10.1073/pnas.2426232122

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