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张成岗_2018_《生物信息学》菌心进化论：一种对于动物进化的新理解.pdf

菌心进化论：一种对于动物进化的新理解——动物受到肠道菌群摄食的胁迫压力而进化

Gut flora-centric theory of evolution: a new model for understanding the evolution of animals

张成岗*，巩文静，李志慧，高大文，高艳

摘要  生命起源与进化是地球历史上的重大事件，既是我们人类对于自身起源进行回顾与了解的需求，同时又是我们人类对于未来社会进行展望的必然思考。以往在达尔文的进化论中，突出强调了“物竞天择，适者生存”的逻辑，对于动物的进化提供了非常重要的理解，然而，为什么会有动物、以及为什么会进化出人类等问题，却依然没有找到新的答案。有趣的是，在我们实验室近年来从事肥胖以及相关慢病例如“三高”研究的过程中，我们意外地发现“饥饿源于菌群”，并发展出了能够通过控制肠道菌群向人体传递的饥饿感的生物技术之后，忽然意识到和人体具有相同和类似的肠道结构的动物，和人类一样，很有可能也是受到肠道菌群的胁迫压力而进化的，即动物和人体类似，通过受精卵发育成为一个完整的个体，并且以拓扑学结构的方式形成了可容纳适合于相应动物物种的肠道菌群微生态的结构，这些肠道菌群共生于动物肠道，通过向动物传递饥饿感而迫使动物摄食而生存，同时肠道菌群也通过动物摄食的营养繁殖自己的后代，从而形成了以肠道菌群为中心的“菌心进化论”，是对于此前学术界未曾广泛意识到动物与肠道菌群共进化的“宿主进化论”的重要发展，将其发展为“共生进化论”之后，将有利于我们从新的角度来理解和诠释动物的发展过程，乃至促进我们逐渐理解自然界从动物进化到人类之后，有可能是在实现从菌群主导的“物质需求”向人类智慧主导的“精神需求”的新跃迁。

关键词 生命起源与进化；达尔文进化论；饥饿源于菌群；生物拓扑学；共进化；菌心进化论；物质需求；精神需求

生命起源、发育和进化，是生命科学领域最为重要的命题，同时也是关乎到我们人类自身生存和发展的话题。自然界为什么会进化出人类？为什么会进化出动物？我们从哪儿来？到哪儿去？我们是谁？我们不是谁？这些充满哲学意义的问题，困扰生物学家和生命科学领域工作者已经长达数百年、甚至数千年时间了，历史上也提出了不少的学说、理论进行解释，其中最为典型的是达尔文的进化论[ref]，为学术界和公众所知晓和部分接受。然而，在达尔文的进化论中，虽然突出强调了“物竞天择，适者生存”的逻辑和自然法则，还有很多问题没有能够解释清楚，例如为什么自然界会选择使用这样的法则来规范生物界？还有，进化过程中出现的物种断层怎么理解，以及大型动物的一过性出现和消失又怎么解释等，说明该理论还有很多需要补充、完善之处。无独有偶，在我们实验室近年来从事慢病防控研究过程中，意外发现驱动人体摄食的饥饿感并非直接来源于大脑摄食中枢，而是来自于肠道菌群，即“饥饿源于菌群”，并逐渐发展形成了“菌心说”学说（简称“菌心学说”）[ref]，使得我们不得不从“人体与肠道菌群的共生体”这一角度，重新看待人类以及其他动物与终生共生的肠道菌群之间的关系，并进而形成了新的观点，即“动物和人类很有可能是受到肠道菌群的生存压力而胁迫进化”，即如果以肠道菌群为圆心的话，那么，整个动物界的进化模式很有可能是围绕肠道菌群这个同心圆而展开的一个数学方程式，从而形成了“菌心进化论”的核心思路和关键逻辑，而且，这种对于动物是以围绕“肠道菌群（菌心）”进行进化的逻辑与理解，还有可能使用数学方程例如拓扑学原理（principle of topology）予以表述，从而为通过严密、可靠的数学逻辑来定量表征（甚至预测）动物的进化过程提供了可能性。

一、人体由于饥饿而导致的摄食行为是肠道菌群驱动的结果

之所以从“饥饿”与“摄食”这个角度为切入点来分析人体和肠道菌群的关系，是因为我们实验室近年来集中力量从事肥胖相关慢病防控研究中的一系列意外发现。众所周知，肥胖相关慢病例如“三高”等对我国人民的身体健康造成了严重危害，因此，国家投入了巨大的力量（人力、物力、财力）期望能够攻克慢病。然而，从实际的慢病防控效果来看，这些努力虽然起到了一定作用，然而肥胖以及相关慢病所带来的医疗问题却在日趋严重之中。截止到2017年底，我国高血压患者总数已经达到2.7亿、心脑血管病患者已经高达2.9亿[ref]，严重地拖累了我国全面建设、经济高速发展、社会稳步前进的现状。我们实验室最初从事缺血缺氧性脑损伤以及其他相关慢病研究的过程中，也是沿袭了“基因与慢病”的研究思路和逻辑关系（即：慢病源于人类基因突变和异常），后来虽经大量努力却无明显成果，反而由于长期的工作压力、饮食异常而导致笔者出现了肥胖、重度脂肪肝以及糖尿病的情况。痛定思痛，笔者决定“反思”和“质疑”学术界的“共识”即“基因导致慢病”，并最终采用自身为“小白鼠”的方式，结合国内外关于肠道菌群与肥胖和慢性相关的文献，进行大量研究、体验，最终发现导致人体产生饥饿感的信号可能并非起源于大脑摄食中枢，而是来源于肠道菌群企图繁殖自身后代的冲动，即常说的“饿肚子”、而不是“饿脑子”现象。鉴于此方面我们实验室已经发表大量论文，包括相关的临床研究数据以及基于“饥饿源于菌群”的“菌心学说”的相关资料，此处不再赘述[ref——此处偏向于引用理论论文和黄清健以及小巩的《军事医学》论文]。

在上述进行理论层面分析的基础上，我们实验室随后开展的大量研究也已经逐渐证明，通过生物技术（例如“柔性辟谷技术”）在每天一日三餐的时候，为肠道菌群提供其所吸收、人体不能利用的多糖和膳食纤维等物质，阻断肠道菌群向人体传递的饥饿感，人们即可轻而易举地进入到连续7-14天不饿不食的状态，在此期间只喝水不吃饭，正常工作生活，人体通过消耗自身的库存糖原和库存脂肪，为人体提供代谢所需要的能量，尤其对于肥胖人群来说，这种特殊的生活方式和特殊生理状态能够协助人体实现生理性减重5-10kg的目标，由于肥胖而导致的“三高”症状显著改善，同时我们也已经观察并报道了通过这种方式对于糖尿病、高血压、荨麻疹、痛经、毒品成瘾的显著改善效果[ref——此处偏向于临床报道]。

综上所述，目前我们基本上已经确定这个事实，共生于人体胃肠道中的肠道菌群，并非我们的敌人，而是我们的朋友，甚至是不可或缺的好朋友，两者具有天然的合作关系，符合“人菌共生，人菌共赢”的自然逻辑，其中，人体通过消化道为肠道菌群提供栖息场所，而肠道菌群反过来为人体提供摄食所需要的饥饿感。如果肠道菌群异常，则人体将会出现相应的异常，表现为胃肠道炎症、神经免疫内分泌代谢异常，甚至与自闭症、抑郁症等密切相关[ref——补充国内外文献]。目前国内外大量文献陆续报道多种疾病中都有肠道菌群的异常，然而，如果从我们所强调的“人菌共生体”这个角度看过来的话，就很容易理解在人体所表现出来的林林总总的慢病中，肠道菌群的异常情况并不奇怪、亦不罕见，符合我们此前的说法，即“肠道菌群健康，人才能健康”。当然，至于我们前些年已经提出来的新的科学假说“肠道菌群是人类心理活动的物质基础（简化为：菌群即人心，人心即菌群）”等内容，也将随着后续大量的研究逐渐揭示出来[ref——引用三篇科技导报文献]。

二、和人体具有消化道结构的动物也有可能受到“饥饿源于菌群”的控制

在我们使用自己的身体进行饥饿、肥胖相关慢病防控的研究与测试过程中，不断地在思考这样一个问题：既然人类的饥饿感是由于肠道菌群所驱动的，而动物也都有肠道这样的共同结构，那么，是否动物的饥饿感，也同样地受到肠道菌群的引导和驱动的呢？虽然说在动物摄食的经典实验中，前苏联科学家巴普洛夫通过大量研究发现了“条件反射”这样的现象[ref]，然而，当时的科学知识却并没有能够意识和发现，肠道菌群在这个过程中，是否、以及究竟起到了什么样的作用呢？

为此，我们对于动物的饥饿感是否也同样的受到肠道菌群的压力和驱动进行了部分研究，结果发现和人体的饥饿感类似，具有一定的相同性（数据待整理发表）。当然，由于我们已经在远比动物更加高级的人体研究中，证明了“饥饿源于菌群”的重要命题，而且能够通过柔性辟谷技术很容易实现对人体饥饿感的控制，因此，我们在后续的应用研究中，重点使用的还是针对肥胖人群相关慢病的解决方案的实施，这是因为医学研究的重点是解决慢病防控问题，至于究竟是哪个、哪些肠道菌群向人体和动物传递了哪些、不同程度的饥饿感，则需要进一步的大量研究，例如通过神经电生理技术研究哪些肠道菌群采用了哪些电信号的编码方式，通过迷走神经向大脑传递了什么样的控制信号。

反过来回顾笔者于1988-1992年在复旦大学生物系就读动物学专业的时候，曾经系统、宏观地学习和掌握了动物学的常规知识，然而和当时其他院校的课程设置类似，并没有考虑到动物和肠道菌群的相关关系的问题，而只是宏观地要求生物学专业的学生需要学习、了解微生物学的相关知识内容而已，而且即便是在微生物学的授课中，绝大多数内容讲的是病原微生物的相关内容，体现在如何防控动物的传染病等相关内容；与人们日常生活密切相关的微生物例如酱油、酿醋、酿酒等内容，通常是在食品领域相关院校和专业进行讲解的，这样的课程设置，无意中就在生物学专业学生的培养过程中，把微生物和动物学之间的关系有所淡化了，除非后续从事相关专业，否则很难将相关领域的专业知识交叉在一起进行学习、领会和掌握的。

回到本文所讨论的主题上来看，捕食是动物的天性，这样的问题，就好比我们经常说“人是铁，饭是钢，一顿不吃心发慌”一样，变成了常识问题，而一旦成为常识问题，在绝大多数情况下，就会被人们“无意识、下意识、选择性地”回避和忽略，即这样的问题基本上是不需要分析和讨论的。在当年牛顿发现万有引力的时候，所有人都知道苹果和石头都会从高处降落到地面，但是只有细心的牛顿，才能够针对这些司空见惯的现象进行认真剖析和思考，直至发现了万有有力定律[ref]。前已述及，在我们进行慢病防控的研究过程中，正是由于使用自己的身体进行体验，才逐渐反应、理解和明白过来，人体的饥饿感是来自于肠道、而肠道里边共生了大量微生物即肠道菌群，把这些相关信息结合在一起进行分析、思考、联想，方才意识到这样的问题，说明平时的思考和准备对于原创性科学发展是至关重要的。

在地球生命的发展过程中，进化出了各种各样的动物，天上飞的，水里游的，地上跑的，另外还有两栖类，低等的昆虫等等，其共性之处都在于存在着肠道这样的通用结构，而且其中驻扎了大量的微生物菌群，与动物的生活习性以及饮食习惯密切相关，例如猪、马、牛、羊等食草动物的胃肠道微生物以能够分解纤维素的菌群为主，而老虎、狮子、猎豹、豺狼等肉食动物的胃肠道微生物则以能够分解肉类的菌群为主，同时，在大熊猫的食性转换过程中，也伴随了肠道菌群的显著变化[ref]。此类研究报道非常多，也基本上已经成了众所周知、司空见惯的事情，在不同动物的饲养过程中充分表现出来了饮食的选择性和偏好性。在动物界的生活中，觅食活动是一个基本活动，结合前述人体“饥饿源于菌群”的新发现，将此概念反过来以“降维”理解的方式推及动物界，也是很容易能够让人理解和接受的事情和过程，即动物的饥饿感也是和人体的饥饿感类似，是由共生于胃肠道中的微生物在分解胃肠道黏膜的时候，向动物传递的饥饿感。此时，如果动物不抓紧时间去觅食的话，那么，这些肠道菌群就会持续分解动物的胃肠道黏膜，导致动物出现胃肠道损伤，进而影响动物的生命安全。同样和人体类似，一旦进行摄食的话，那么，肠道菌群即可暂停攻击、分解、消化动物的胃肠道黏膜，转而分解外源性摄入的食物，从而表现为动物摄食之后，动物本身和共生的肠道菌群均能够得到营养物质的需求，而获得新的平衡。

为此，“菌心学说”不仅适用于人体这样的高级结构，而且也同样适用于动物，飞禽走兽、鱼虾昆虫，按照“菌心学说”的角度来理解的话，均受到肠道菌群的摄食压力而存在，从而不妨可以参考“万有引力”而提出“万有菌力”的概念，即整个动物界，都是在微生物菌群共生于动物胃肠道的摄食压力而存在。至于在一些特殊情况下，例如骆驼在沙漠中可以长时间不用摄食而正常生活，另如黑熊等动物在冬眠期间也不进行摄食活动，这些情况下，动物体内的肠道菌群是否、以及如何向动物的大脑传递饥饿感、以及动物的大脑如何处理这种信号的，需要进一步研究。

三、从“宿主进化论”向“共生进化论”的新升级

虽然人们很早以前就已经知道了人和菌群是共生关系，然而直到美国学者Gordon教授第一次报道肥胖与肠道菌群具有密切相关性之后[ref, 2004年论文，PNAS]，学术界对于作为宿主的人体与肠道菌群之间的共生关系的研究和理解，才逐渐进入到了一个新的阶段，并逐渐形成了这样的共识，即多种人体慢病不仅与肠道菌群异常密切相关，而且目前学术界也开始经常使用“粪菌移植（[此处补齐英文全称]，FMT）”的方式[]，使用不同的宿主通过移植供体的粪便，来重现供体的异常表型，例如将抑郁症患者的粪菌移植给无菌小鼠，导致无菌小鼠出现抑郁症表型，类似的研究还包括自闭症的研究等，高血压的研究等，从而在国际上逐渐形成了一个共识，即肠道菌群微生态储存了导致慢病的“病根”即异常的DNA系统，通过向受体动物移植后，即可在受体动物重现这些异常的表型，与“科赫法则”的研究范式总体上是一致的[ref]。换言之，随着肠道菌群领域研究的快速发展，是肠道菌群而不是宿主本身携带者大量导致慢病的遗传信息的理念，正在得到不断地证明和认知上的强化，而且正在快速更新着以前所认为的人类基因突变和异常导致了复杂性疾病的出现的传统理念，即“肠道菌群致病论”正在逐渐替代“人体基因致病论”的认识，也必将为人类慢病防控领域带来全新进展[ref，再次引用2017年科技导报论文]。

和其他任何学科的研究一样，科学研究的目的是为了解决问题而服务的。慢病防控的需求，迫使人们开始重新思考人体和肠道菌群的关系，我们也不得不重新思考这样的问题：肠道菌群，究竟为什么是我们的朋友，还是我们的敌人？肠道菌群为什么会在我们的体内存在？针对这些问题的深入剖析和思考，逐渐形成了我们对于人体以及动物的身体结构和功能的新认识。

在经典和传统的动物学理论体系中，学术界以往关于动物的分类和进化，基本上都是独立考虑和认识的，例如主要是从动物的生存地域、生活习性、身体的解剖结构等进行宏观的分类，这也是非常正确的，符合人类认识自然界、认识动物的基本过程，从简单到复杂，从表面到背后，从浅显到深刻。随着将动物视为肠道菌群的宿主的新观点的不断冲击，以及基于“饥饿源于菌群”并能够有效控制源于肠道菌群饥饿感的“菌心学说”的出现，我们不得不重新考虑这样一个新的事实和逻辑点：动物的进化，必须考虑到与动物共生的肠道菌群的共同进化的问题，即动物和肠道菌群应该是协同进化的，而且和动物共生、协同进化的菌群，并不只是局限于肠道，同时也会表现在动物的皮肤、呼吸道、泌尿生殖道等所有动物与环境接触的内外表面。换言之，由一个受精卵发育过来的动物的肉体，在发育过程中形成了体表、体内各种黏膜屏障所构成的拓扑结构系统[ref，引用拓扑学论文]，其内外表面被该种动物所在的环境中的菌群所覆盖，相当于穿上了一层由“菌群”构成的“衣服”，与该动物终生相伴，从而形成了动物的进化模式，从“宿主（单独）进化论”向“宿主与菌群（共生）进化论”的角度进行升级，即我们目前所看到的整个动物界，以及动物界的发展过程中，应当是由动物和菌群进行协同进化的结果，而且，动物的进化压力受到肠道菌群向动物传递饥饿感的摄食压力的驱动。

由于人类可以在解剖结构上可以被理解为一种高级动物，因此，关于人体和人体共生微生物尤其是肠道菌群共生的相关理论和实践，几乎可以“无缝地、无障碍地”推广应用到动物层面，例如抗生素对人体共生菌群有害的同时，也必然伤害动物共生的菌群系统，从而导致人和动物共生的微生态系统出现严重异常，进而导致宿主体内的菌群系统异常，从而反过来影响宿主的健康，出现一系列慢病。换言之，包括人体和动物在内，这些宿主的肠道菌群系统，事实上不妨可以认为是这些宿主所在环境的微生态系统在宿主体内的一个“缩影”，或者更加明确地说，宿主的肠道菌群微生态系统，是经过宿主对于外在微生物生态环境进行“加工”筛选后的结果，宿主通过其躯壳，将消化道的菌群生态系统（“小生态系统”，或称“宿主内共生生态系统”，Endosymbiotic system，EndoSys）与宿主所在的外部生态系统（“大生态系统”，或称“宿主外共生生态系统”，Ectosymbiotic system，EctoSys）进行了有效隔离，这两个系统，一内一外，一小一大，两者通过宿主的肉体（从口腔到肛门之间）进行着交互、对话。这是一种非常有趣的自然界的设计体系，以前基本上没有被这样细致地考察过。

因此，这种关于宿主和菌群的“共生进化论”实际上从先前的单独、主要甚至只考虑宿主本身的进化论的角度，将动物这一宿主和其所在的内外环境进行了非常综合而又有趣的考虑，即动物体内的生态系统是EndoSys的内系统，而动物所处环境的生态系统即EctoSys则是宿主的外系统，EndoSys和EctoSys始终通过动物的肉体进行着对话，这个过程从动物的出生直到动物的死亡，在动物肉体存在的一生过程中，始终在进行着，于是就构成了一个非常有趣的生态链“EndoSys、Host、EctoSys”。更加令人感到意外的是，这种结构事实上非常类似于细胞的出现模式，即细胞膜内是细胞的环境系统，含有DNA系统，而细胞膜之外的则是环境体系。因此，不妨做一个大胆而又合理的假说和比喻，我们是否可以这样认为：动物的肉体是否类似于“细胞膜”的结构，用来分割动物肠道里边的肠道菌群DNA系统和动物肉体之外的环境呢？也就是说，从这个“共生进化论”的角度看过来，一个动物，不妨可以被宏观地认为是一个大的“细胞”，这个“细胞”由动物的DNA发育而来，而这个“细胞”的“细胞核DNA系统”，却竟然是肠道菌群DNA的集合体，而这个“细胞”所处的外在环境，则是这个“细胞”的膜外生态体系而已。

这样的分析方法和推测结论，可以无缝地推广到人体，即人体也可以被理解为一个“大细胞”，人体肠道里边是人体这个特殊细胞的“细胞核DNA”，这个“细胞核DNA系统”为了克隆自身DNA（细菌DNA）的需求，表现为一日三餐驱动人体产生饥饿感而摄食。这样一来，长期以来悬浮在我们脑海里的诸多疑点，就能够得到很好的解释了，即自然界中生命体的结构，可以宏观地被定义为具有普适意义的拓扑学结构，小到一个个细胞、甚至细胞器，以细胞膜或者细胞器膜将内在的小生境与外界的环境相隔离，例如线粒体膜将线粒体从细胞质中隔离出来而拥有自身的线粒体DNA，叶绿体的结构也是类似，真核生物的细胞核的结构也是类似，当然原核生物可以理解为细胞膜直接将原核DNA从细胞外环境中分离出来形成了一个小生境而已。

从数学的角度来看，拓扑学是一个非常有趣的结构，其中最重要的拓扑性质包括连通性与紧致性。一般来说，拓扑学的定义是用来研究集合图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的学科，是由几何学与集合论中发展出来的学科，主要研究空间，维度与变换等。根据前述“共生进化论”的角度来看，我们不妨可以将动物（以及人体）“合理地”“定义为”一种新的“生物拓扑学”结构了，即biological topology，具体指的是以宿主（动物和人体的肉体）为拓扑界面，以肠道菌群DNA为“内在核心（核函数或基函数）”的一种拓扑学结构了。

换言之，人体和动物的存在方式，不妨可以被理解为一种基于人体和动物的DNA基因组系统（第一基因组，可称之为Operating system 1, OS/1）所形成的拓扑学结构（外在的膜结构），在动物和人体出生后，在消化道之中，引入和嵌入了肠道菌群DNA基因组系统（第二基因组，OS/2）为内核（内在的核结构）。肠道菌群与宿主联合共同进化，随着宿主的肉体存在而存在，随着宿主肉体的消亡而仍然继续存在（通过分解动物的肉体后寻找新的宿主）。从这个意义上来说，不妨可以将作为宿主的动物，理解为肠道菌群的“房东”或“过客”。即便是动物消亡了，但是曾经与动物共生的菌群还在，继续着这些微生物的存在逻辑。

如此一来，我们对于动物界的理解，就能够从数学上找到合理的说法和结构了，接下来只需要找到不同宿主和相应共生菌群的拓扑学参数，即可获得对于动物与菌群共生进化的合理认识了，对于“数学动物学”的理解，必将会显著提升一个新的层次。相应地，任何一门学科，一旦能够找到并得到数学的依据和支持，那么，这门学科的历史上，就将必然得到定量化、快速的发展了。

四、“菌心进化论”有可能从“动机”的角度揭示动物的起源

随着以拓扑学的方式解析动物的新结构，那么，动物的进化逻辑就能够从这个新的坐标系进行解读了。具体地，以“菌心学说”的角度来看动物，任何一种动物，都是以这个动物的肠道菌群为拓扑学之内核结构（EndoSys）为核心、通过动物宿主作为拓扑学膜系统（EctoSys）、与动物所在环境进行对话的一种生态结构和生命体而已，其中，贯穿整个生命过程的则是电子传递链（electronic transferring chain, ETC）有序、高效运行的始终。

显然，如前所述，每一种动物都有其相应的肠道菌群微生态结构特征，就类似于基因表达系统中的“看家基因”一样，特定动物总归有其特定的“看家菌群”，这一点类似于人体一样，以中国为例，饮食习惯一般是“南甜北咸，东酸西辣”，各地的饮食往往与各地的肠道菌群相对应，所以一旦出差，就很容易出现“水土不服”的情况，不能够适应当地水土环境的菌群会被通过饮食负选择（negative selection）排泄掉，能够适应当地水土环境的菌群会被饮食正选择（positive selection）而增殖，表现在人体形成重建了新的肠道菌群微生态结构，就完成了肠道菌群的再平衡与重适应。

据此，我们就能够比较容易地理解全球各地、各个不同的生态环境中，相应动物与相应肠道菌群的互相适应过程和结果了，即任何一个地方的动物，都会受到当地所在环境的微生物菌群以及肠道菌群的内外联合压力而被选择和进化，从而导致了各地动物与菌群的“共生进化论”的互动平衡结果。在动物学领域，已经完成了大量的肠道菌群测序数据，接下来的任务可考虑采用多种方法去分析这些菌群与相应的宿主动物的共生特点以及互补性，毕竟只有通过功能互补、互惠互利的共生方式，才能维系动物和相应菌群之间的密切关系而存在。这一点，也是自然界里边的一个共同法则，即有需求、有互补，才能够稳定共存。

既然我们将动物的进化从“宿主进化论”发展到“共生进化论”，强调了动物和菌群的共同重要性，而由于前方所谈到的“饥饿源于菌群”以及“菌心学说”，从而将动物和菌群之间的协同共生关系，推进到了“菌心进化论”的程度，那么，我们不妨以“菌群”为中心，反过来思考动物的起源和进化逻辑这个复杂问题了。

为了简便起见，让我们“换位思考”，从不同动物的肉体如何能够满足肠道菌群的角度，来这样看待问题：即宏观上来看，动物界是否以肠道菌群为中心而展开进化的？换言之，在我们提出来的“菌心进化论”理论体系中，是这样的考虑：既然地球上微生物（菌群）已经出现了34亿年以上的历史了[ref——请小巩检索补充]，而动物的起源和进化比这个过程晚得多，那么，是否可以这样认为：大量的、不同种类的微生物（菌群），为了便于自己的生存，而通过某些复杂的因素和力量，为自己“创造”了不同的拓扑结构来存在——而这些多种多样的拓扑学结构通过动物的肉体方式来表现和存在？也就是说，在“菌心进化论”看来，不同动物的肠道，是这些动物共生的肠道菌群的“容器”，是这些菌群“安身立命”的场所和所在地。在没有这些动物（的肠道）存在和进化之前，菌群只能生活在自然界的土壤、空气、山川、河流之中，“靠天吃饭”，繁殖效率低下，生存能力有限。然而，一旦进化出了相应的动物肉体，那么，这些菌群就有了能够更加便捷、高效的生活场所，从而将十分有利于菌群的生存和繁衍。这就是以肠道菌群为核心的“进化论”，即“菌心进化论”。

也就是说，“菌心进化论”认为，动物起源和进化的“动机（motivation）”应该是受到肠道菌群的压力和胁迫而发生的，并非是动物世界的自主进化行为。

五、“菌心进化论”对于动物界进化历程的宏观表征

显然，一个学说或一个理论如果能够成立的话，不仅应该能够解释已有的现象，而且还将能够进行合理的推测和预测。作为检验和验证“菌心进化论”的必要性，我们可以进行适当的、必要的合理推测，以便解释若干重要的生物学基础理论问题和实践问题。

首先，我们可以先从纵向进化的时间轴上来看待动物的进化历程。从肠道菌群需要（或迫使）动物进化出现这个角度出发，应该说进化上最早出现的动物应该是拥有最简单的肠道结构、而且应该是拥有能够分解草食、纤维素、藻类的动物的肠道先进化出来。当食草动物的数量积累到一定程度、能够为食肉动物提供足够的蛋白质和高能量脂肪的来源之后，自然界中应该就会出现肉食菌群大量扩增、并且肉食动物大量繁殖的波浪式进化加速模式了。在后续更为详细的分析过程中，可以密切关注这个问题，理论上应该会与地球上不同的地质年代有关。

从菌群的角度考虑，由于菌群DNA具有从环境中攫取能源、复制DNA的能力和倾向性[ref——引文，《自私的基因》一书]，我们不妨可以这样给出一个合理的假设，那就是在地球生命发展的过程中，大型动物的出现，很有可能也是微生物菌群企图通过大型动物大量繁殖、制造自己的后代，用来尽快占据所有可能的空间的过程的体现。以蓝鲸、恐龙等为例，成年动物的体重动辄数百吨或者数十吨，吃得多、拉得多，所制造的菌群后代也就越多，无论是在海洋中，还是在陆地上，都必然有利于这些动物的肠道菌群通过这些动物的排泄物快速占领所有的领地，将一切可能的碳源等能源形式，变化为菌群微生物的后代。这是符合自然界的进化逻辑的，当然同时也与地球上氧气浓度的变化有关。由于各种原因，例如行星撞地球等，以及地球上氧气浓度从以前的高浓度下降到现在的21%氧气浓度，无法支撑大型动物的生存，而出现了大型动物的灭绝现象，但是肠道菌群却早已经利用这些大型动物的摄食和排泄活动，把地球上尽可能多的角落，变成了菌群的殖民地，并且随着在动物进化过程中“随机洗牌”，自然界中繁多的动物种类，在跌跌撞撞的过程中，派生出了目前所能够看得见、或者暂时尚未看见的多种多样的动物类群。

同样地，根据“菌心进化论”的新观点来看，在动物的进化历程上，应该是从变温动物向恒温动物发展过来的，这是因为相对于肠道菌群入驻动物的肠道之前的土壤和空气中的生活环境而言，动物的肉体已经能够向共生于肠道里边的菌群，提供了一个相对比较滋润的生活环境，让肠道菌群不再“靠天吃饭”，而能够通过动物摄食活动，获得良好的营养。然而，冬天怎么办？那么，只有当进化出恒温动物之后，肠道菌群才能够打破冬天寒冷导致变温动物冬眠的限制，而能够照常“享受到”肠道里边的温暖、湿润的良好环境。因此，在比较从变温动物向恒温动物的进化过程的时候，有必要同时从肠道菌群和这两类动物宿主基因组对于体温控制系统的应答性的角度，进行合理的分析和思考，方有可能揭示其中的进化逻辑。

此外的一个非常重要的推论和预测，是关于肠道菌群在不同物种之间的相互交换和洗牌的模式，例如家养的动物，家畜家禽等，往往会在相互之间有意无意、或者主动被动地摄入对方的排泄物（肠道菌群），从“菌心进化论”的角度看过来的话，就比较容易理解。通常，大鼠、小鼠、家兔、鸡、猪等也会在一定情况下摄入自己或者对方的排泄物，鱼缸里边的鱼也会摄入自己的排泄物，在2017年也有文献报道，使用年青的鱼的粪菌能够表现出对于老年鱼的抗衰老效应[ref]，也与菌群在不同动物之间的反复循环有关。众所周知，在民间有这样的说法“吃屎娃”，从“菌心进化论”的角度也很容易理解，即这种情况也是在懵懂无知的孩子们生活的周边空间中，不同的微生物菌群与人体互动、拟形成合理共生选择的一种模式。当然，在2015年荷兰科学家报道，热恋中的男女在接吻过程中，10秒钟可交换8000万个细菌，这是非常频繁、高效的一种菌群扩大、传播自己的生存空间和领域的机会，而且，这种情况不仅发生能够异性之间，即便是同性之间也可以通过接吻的方式发生菌群生存领域、领地的显著扩大化，从“菌心进化论”的角度就非常容易理解，即这是菌群在显著扩大自己的领地的表现。

显然，从动物进化到人类，是一个巨大的重要事件，既有其偶然性，同时又有其必然性。不论怎么说，从动物的进化到人类的出现，应该是自然界的“别有用心”的结果，我们将在下一段进行详细分析和讨论。

六、“菌心进化论”提示人类的出现是从物质需求向精神需求的跃迁

从物质开始，先后有了无机物、有机物，然后被组合成生命体，从微生物开始，历经藻类、植物、动物等漫长的进化过程，及至10-100万年前左右开始进化出人类[ref]。人类的历史记录差不多从五千年前左右开始，形成了一个复杂的发展逻辑和过程，从生存到发展，人类的过程基本上经历了地球上生命发展的快速缩影。然而，近年来随着社会、经济的快速发展，人们的物质生活条件越来越丰富，反而导致了以前动物界未曾出现的慢病、尤其是富贵病，使得人类开始反思，究竟是什么原因导致人类陷入到慢病的陷阱中而难以自拔。

随着科学进步和社会发展，当人们逐渐发现人体和动物一样，都是和肠道菌群共进化的过程之后，尤其是“饥饿源于菌群”、同时还能够通过诸如柔性辟谷等技术控制肠道菌群对人体的饥饿感的控制之后，充满智慧的人类，忽然间就能够意识到，原来，自然界所设计和安排的、从动物进化到人类的意图，可能是这样的一个新的逻辑体系，即：在动物（含）之前，自然界完成了从“物质域（domain of materials）”向“生命域（domain of life）”的进化；而只有、并且当且仅当进化出人类之后，才能够进一步完成从“生命域”向“精神域（domain of spirit）”的进化，在这个过程中，人脑是关键，智慧是核心，即只有通过人脑、通过人类的科学技术和人类文明的发展，人们才能够意识到，人类需要菌群、菌群也需要人类，菌群赋予人体饥饿感是人体必需摄食的“第一推动力”，并且只有人类才能够发现（或者发明创造出）这样的方法：通过生物技术控制肠道菌群对人体的饥饿感的控制，从而能够轻而易举地在短期（例如连续7-14天）时间不饿不食，从“按时吃饭”模式切换为“按需吃饭”之后，人类才能够从肠道菌群驱动并引导的“物质需求”的角度走出来，走向由人脑所引导的“精神文明”的新空间。

于是，我们不得不对创造生命和我们人类自身的自然界，充满敬畏之心和崇拜之意，原来，伟大的自然界竟然是通过肠道菌群这样的“菌心”，以“饥饿感”的方式，默默地向人类提供了坐标和航向，无声地指引并限制着人类前进的方向，让人类既能够需要物质和营养而保持肉体的存活和意识的存在，同时更能够设计出在肥胖压力下让人们通过控制肠道菌群对人体进行饥饿感的控制的新方式、新方法，挣脱物质的控制，类似于摆脱“第一宇宙速度”限制一样[ref]，让人们能够在一定的时间窗例如连续一、两周的时间之内，自由地生活在不饿不食、暂时不需要物质、而能够正常生活、充满能量地生活在人类思想的新空间。在这个新的阶段，人类将只需要突出“精神文明”的需求，而暂时忽略掉“物质文明”的现实束缚。或许，这就是、这本来就是自然界创造生命体、乃至于最后促成人类出现的“初心”吧。

当然，在人类文明新阶段，我们还将进一步论证人类思想以语言、文字等代码的方式，类似于DNA一样，以“第三操作系统（OS/3）”的方式，记录着人类文明的发展历史，将在其他论文中进行系统介绍。

七、结论与展望

自从人类出现以来，对于自己在地球上的来龙去脉，就一直没有停止思考和探索，不论是仰望星空，还是拥抱大地，人们都会在赞美大自然的同时，不断地思考着人生的存在意义与价值。本文基于我们在生物医学领域慢病防控研究的原创性发现即“饥饿源于菌群”的基础上所形成的“菌心学说”，以肠道菌群为核心，重新诠释动物界的进化逻辑，对于以往的达尔文进化论所不能够解决的若干重要问题，提供了十分重要的补充和升级，尤其指出动物的进化与肠道菌群的共进化之胁迫压力密切相关，从而为后续从这个角度深入研究动物的进化脉络，提供了重要线索。当然，在动物进化过程中，还有一个非常重要的因素，那就是线粒体的问题，这是真核细胞中负责氧化磷酸化和能量代谢的核心所在。鉴于从基因起源的角度来说，线粒体有可能来源于需氧细菌在动物细胞里的“内共生”体系，与细胞核的基因组DNA之间存在密切的基因功能互补关系，同样符合前述“生物拓扑学”的结构体系，后续我们将在此基础上进一步完善“菌心进化论”，以便更加接近、逼近和洞察自然界关于动物进化的真相与科学原理之所在。

显而易见，由于“吃饭”是人类生存的第一需求，而一旦本文所说的“菌心进化论”被逐渐证明其正确性，那么，与“人为财死，鸟为食亡”相关的“物质需求”失控之异常生存逻辑，就有可能从“菌心”失控的角度得到诠释和解释，随之而来的则是我们只需要通过认知、教育，协助人体重新恢复“人脑”对于失控的“菌心”（即异常的OS/2）的控制，就有可能让人们远离“物质需求”失控的陷阱，而逐渐回归到追求和平、健康、美丽、幸福的“精神需求”（即正常的OS/3）上来，远离慢病、犯罪和战争的苦恼和困扰，从而对于人类社会的发展和人类文明的进步，将有可能提供源于生命科学新理论的支持和生物技术的新支撑，或许将有可能真正注解了“21世纪将是生命科学的世纪”这个重大命题。

八、参考文献

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