身体里的细菌多还是细胞多?

HaHa

身体里的细菌多还是细胞多?
原文地址：https://www.zhihu.com/question/655770905

清风寡欲

不管是细胞数量，还是拥有的基因数量，寄生在人体表面和内部的细菌都远超人体本身。现在，科学家正在思考：掌控人体的，到底是我们还是那些共生细菌？　　　


细菌主宰人体——与我们共生的微生物
人体并不是一座自给自足的世外小岛。它更像一个复杂的生态系统，一个庞大的社会。在我们的身体内，住着数以万亿计的细菌和其他微生物。它们寄生在我们的皮肤、生殖器、口腔，特别是肠道等部位。
实际上，人体细胞并不是人体内数量最多的细胞，共生细菌的数量是人体细胞的3~10倍。而人体消化系统中有330万个细菌基因，来自1000多个菌种，差不多是人类基因数量的100~150倍。
不管是细胞数量，还是拥有的基因数量，寄生在人体表面和内部的细菌都远超人体本身。那么，统治人体的，到底是我们还是那些微生物？


我们身体中微生物的起源
每个人都是在与周围环境接触的过程中，渐渐形成自己的共生细菌群落的。当新生儿通过产道时，母亲体内的共生细菌，就会转移到婴儿身上，并开始繁殖。随着与父母、祖父母、兄弟姐妹、朋友，还有床单、毯子、宠物等的接触，婴儿体内的细菌会变得越来越多，到婴幼儿晚期，我们体内已经形成了地球上最复杂的微生物群落。
而通过剖宫产进行分娩使一些重要的菌株无法通过母亲的产道传递给婴儿。所以剖腹产的孩子更容易得哮喘，免疫类疾病，甚至是白血病。
还有，现代家庭规模都很小，兄弟姐妹不多，这意味着细菌传递给小孩子的途径也减少了。另外，饮用水净化工程虽然拯救了数百万因饮用水不卫生而染病的人，但也减少了我们与那些共生细菌接触的机会。很明显，越来越多的人正在一个日益萎缩的微生物世界中出生和长大。
微生物决定你的胖瘦？
人们发现 90 %的疾病都直接或间接与微生物有关。
拿小鼠实验举例：长期不同的饮食习惯会改变其肠道的微生物结构，近而直接影响小鼠的胖瘦；如果把一个体态丰腴的胖鼠的肠道微生物移植到瘦鼠体内的话，那这个瘦鼠就会变胖。


微生物决定你的心情？
诸多精神类的疾病都会受到微生物的影响，比如：抑郁症、焦虑症、狂躁症，这些都跟微生物有关系。
许多和情绪改变相关的疾病，比如肠道易激综合症和慢性疲劳综合征的发生或许都和肠道菌群直接相关；肠道易激综合症被认为是一种肠道脑部障碍，压力通常会加剧疾病的发生，一半的肠道易激综合症患者在抑郁症和焦虑症上都存在一定困难。

继续前进

说细菌是细胞10倍，这是1972年的老皇历了。
现在认为人体的细菌和细胞数量类似。
成年男性，细菌:细胞=1.3:1。
其中细菌主要来自于肠道，占所有细菌的99%。
细胞主要是红细胞，占人总细胞数的85%。
两者算完比一比就有结果了。


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先看1972年的算法，细菌是细胞10倍：
细菌：人体绝大部分细菌都来自于肠道。
1972年的文章中，认为肠容量在1L左右。每L容量中有1E14的细菌，所以人的细菌数是1E14。
细胞：而一个100kg的人，每kg人体的细胞数平均是1E11个细胞。所以人的总细胞是1E13。
细菌是细胞的10倍[1]。
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再看2016年的算法，细菌是细胞的1.3倍：
细菌：虽然人肠道每L容量有1E14的细菌，但人的肠道不是满的，常规只有0.4L。
所以人的细菌数是4E13。



各器官细菌，肠道占大头，随后是皮肤，牙菌斑，唾液，小肠

细胞：而人的细胞也不能按每公斤1E11细胞数算，而是根据红细胞算。
人84%的细胞是红细胞，算上人有5L血，每升血有5E12的红细胞。
一个70kg的人有2.5E13的红细胞。红细胞占人体84%，回算到人体，一个人有3E13的细胞。
这样算下来，细菌是人的1.3倍[2]。
但要注意的是，不同人的细菌/细胞比例（B/H比例，Bacteria to Host比例）还不一样。
细菌比细胞的比例，婴儿是2.3，出生一段时间后是1.7，成年男性是1.3，成年女性是2.2，到了老年会变成1.8。这和不同参考文献中得到的肠道微生物组变化有关。



不同人群的B/H比例（细菌/细胞比）

这个研究还在Cell上发了个评论[3]。


大部分人了解1.3倍，是通过这个Cell，而不是更原始一点的那篇PLoS Biology[2]。
但那篇PLoS Biology有所有原始数据的出处，我更推荐看它。
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总体来说：
人的细菌和细胞数量差不多，细菌是细胞数量的1.3-2.3倍。
人体细菌最主要的是肠道菌群，占99%。
人体细胞最主要的是红细胞，占84%。
以上。

卡卡

很多科普文章和科普书籍中，比较流行的观点是人体内的细菌数量大约是人体细胞的10倍。这一观点源自于1972年微生物学家Thomas Luckey的研究，他估计人体肠道中细菌的数量大约为10^14个，而人体细胞数量大约为10^13个。
2016年，以色列和加拿大的研究人员Ron Milo、Ron Sender和Shai Fuchs通过重新评估，认为人体内的微生物和人类细胞之间的比例更可能接近1比1，人体内的细菌总数约为3.9×10^13个，而人体细胞总数约为3.0×10^13个。
2023年Ian Hatton和同事分析了超过1500篇科学论文，研究内容包括人体内有多少种细胞类型、每种组织中有多少种细胞类型，以及每种细胞类型的平均大小和质量发现，成年男性（70公斤）体内平均细胞总数为 ≈36 万亿个，女性（60公斤）为 ≈28 万亿个，10岁的儿童（32公斤）为 ≈17 万亿个。出乎意料的是，人体内小细胞（如血细胞）的质量与大细胞（如肌肉细胞）的质量大致相同。

卡卡

科普文广泛流传着“人体微生物群的数量和人体细胞的数量比例为 10:1”“人体携带的微生物基因和人类基因基因比例未100：1”这类令人惊叹的“知识”，这种被大家深信的”科学常识“早就被质疑并提出了新的观点，2016年新的观点提出一个“参考人”（一名70公斤、20至30岁、1.7米高的男性）体内大约有30万亿个细胞，微生物的数量大约为38万亿，两者的数量比例接近1:1，并且人体微生物的总重量约为0.2kg。[1]


10：1这个数据源于微生物学家Thomas Luckey于1972年进行的一项评估[2]，通过假设1克粪便中有10^11个细菌，并且将其在从口腔到肛门的消化道中的体积按1千克计算，估计人体肠道中包含有大约10^14个细菌，组成人体的细胞大约有10^13个[3]，又这两个数据就出现了广为流传的人体细菌细胞和人体细胞10：1的小知识，并衍生出了人体细菌基因和人体基因100：1。


一个人身上的细菌微生物总共有多少？其实关于这类广为流传的不准确的“科学常识”还有很多。2023年Nature microbiology上发表一篇题为《Human microbiome myths and misconceptions》的文章，总结了有关“人类微生物组”的12个缺乏坚实证据基础的常见误区。作者希望通过展示这些例子，引起人们对文献中不准确信息的关注，以及在描述复杂的人类微生物组时认识到这些细微差别的重要性。[4]其中就包含上面所说的人体细菌和细胞的比例。

卡卡

Emm，可能并不像其他答主说的那样——说什么人体中的细菌是人体细胞的10倍。
这个10:1的数据属于是1972年、50多年前的估计了。
当时提出10:1的这人是微生物学家Thomas Luckey。
他计算出人体内的细菌海量这么多，主要是因为他高估了人体肠道里的细菌——他假设了1g粑粑里面有10^ 11个细菌；
然后再估计人类口腔延伸到肛门的这条消化道体积大概是1L；
然后噼里啪啦一顿计算，他就说估计肠道里边儿有什么10^14之多的细菌。
一直以来都没人质疑过这个论点。
直到2014年，美国分子生物学家Judah Rosner对10:1的说法表示怀疑。
2016年，科学家Ron Milo 、Ron Sender和Shai Fuchs不仅怀疑，还认真地重新研究了下这个问题。
他们通过查阅文献中最近的大量实验数据来重新估计这个数字，包括用于计算细胞数量的 DNA 分析和用于计算器官体积的磁共振成像。
为了进行调查，他们分析了有关肠道、皮肤、唾液、牙菌斑和胃中发现的细菌数量的大量研究。
这些地方属于是大多数细菌待的地方唷。其中大肠包含了其中的大部分细菌。
对于一个身高1.70米、体重70公斤的人来说，大肠本身的体积只有409ml。
他们计算出大肠内的细菌数量约为3.9x10^13个。人体的所有其他器官最多还含有另外10^12 种细菌，忽略不计。
这意味着总共大概有 3.9x10^13（39 万亿）个细菌在人体内部和表面，这可比之前想象的要少得多。
为了计算人体细胞数量，他们再次参考了体重 70 公斤的普通人作为样本。在参考了最近的研究之后，他们计算出这样本大概含有3.0 × 10^13（30万亿）个细胞。
他们的测量结果表示粪便样本中的细菌数量可比1972年Luckey 想象的要少得多。
也就是说微生物与人类细胞的比率为 1.3:1（不过毕竟是估计值嘛，具有很大的不确定性，毕竟要因人而异嘛）。
虽然因人而异，但是绝对悬殊不会达到的10:1那么多，努努力打个平手都有可能。
特别是在拉一次粑粑之后——细胞数量可能就更占优势噢！
References：
1.Ron Sender, Shai Fuchs, Ron Milo: Are We Really Vastly Outnumbered? Revisiting the Ratio of Bacterial to Host Cells in Humans, in: Cell 164, January 28, 2016
2.Luckey, T.D.: Am. J. Clin. Nutr. 25, 1292–1294 (1972).