纪念列文虎克发现细菌350年（3）

在列文虎克（Antony van Leeuwenhoek）于1674年发现细菌之前，人类与微生物共存并使用微生物的时间比他们能够看到微生物的时间要长得多。历史证据表明，自史前时代以来，人类就对微生物生命有了一些概念，并利用这些知识来开发食物以及预防和治疗疾病。

01 采集狩猎社会---人类面临的问题（1-2万年前）

自有记载以来，人类如何在这个充满敌意的世界中生存一直是人们关注的焦点。

我们早期的原始人祖先从树上下来（大约200万或300万年前），即从采集到狩猎，是一个很不情愿的被迫的过程。相对于采集来讲，狩猎的难度和危险程度都大多了，但早期的原始人祖先逐渐适应了非洲平原上这种掠夺性的生活方式，由此引起的流血和伤口感染可能造成了沉重的代价，死亡无疑困扰着早期人类（图1）。

图1 狩猎：难免引起流血和伤口感染（图片来自网络）

然而，对于万年前的狩猎-采集型智人种群来说，其致命性的主要决定因素是饥饿、捕食和体温过低。感染，特别是流行性疾病对原始人类可能只起了很小的作用。

在狩猎时代，由于人类经常迁徙，不会驯化动物，也不会和其他动物呆太久的时间。即使有人感染了病毒，也会因为很虚弱，跟不上迁徙的队伍，而失去了传染的能力。

02 农耕社会---驯化动植物（1.3万年前）

在全世界所有存在农业耕作的地区，狩猎——采集社会遭到农业社会的驱赶，同化，征服或者消灭的故事，构成了过去1.3万年的历史。其中，动植物的驯化是过去1.3万年以来的人类历史中最重大的进展。

距今一万年前的农耕遗址中便出现了豌豆、亚麻、鹰嘴豆、小麦和大麦等谷物。早期的动物驯化主要集中在近东的新月沃土“Fertile Crescent”。大约在9000年前（公元前7000年），中国野猪开始在黄河流域被驯化饲养。驯化动植物不可挽回地改变了人类历史。由此，人类完成了由采集狩猎社会向农耕社会的转换（图2）。

图2 当植物能量的进出不能保证健康状况时，人类开始狩猎行为，以免影响出生率和死亡率。

当狩猎采集人口密度足够大时，人类走向农耕社会。

植物和动物物种的驯化有四个主要影响: 减少饥饿风险，在农田附近建立固定住所，改善营养，提高妇女的生育率。提高生育率，接近动物，也带来人畜共患病传染给人类的风险。

自从农业出现以来，人类的主要杀手是在人类之间高度传染的急性流行性疾病，这些疾病要么会迅速杀死受害者，要么则会使康复者获得终身的免疫力，当高度发达的免疫系统成为主要的选择优势时，人类的集体命运发生了根本性的改变。

这种疾病在农耕社会起源之前是不可能存在的，因为它们必须要有密集的大量人口才能传播。

虽然动物的成功驯化使人类作为食物、运输和工作的现成来源受益匪浅，但它也使人类暴露于大量的传染性病原体，而这些传染性病原体是这些动物物种的流行病。跨越物种屏障对病原体来说是一个困难的过程; 然而，一旦完成，病原体就可以不受任何先前存在的免疫学经验的阻碍，不受限制地接近新的宿主物种，从而导致流行病。

近年来的分子生物学研究已经发现了许多此类疾病的起源之谜，证明他们是从我们所养殖的家畜身上类似的传染病演化而来，时间正是我们开始与它们亲密接触的10000年前。因此，这些疾病的演化依赖于驯化所提供的两个不同的条件：创造了更密集的人群，驯化的动物有更多机会把疾病传染给我们。古代的例子比比皆是——例如，麻疹和肺结核源自牛的疾病，流感源自猪和鸭子的一种疾病。而天花的起源则仍是一个未解之谜：它到底是从牛那里还是骆驼那里传染给我们的呢？

5500年前，埃及古城Nekhen被认为是已知最早的动物园之一。这个动物园以各种奇异的动物为特色，象征着埃及精英阶层的财富和权力。它展示了埃及文明通过贸易和征服获得的不同物种（图3）。

图3 埃及古城Nekhen的动物园（图片来自网络）

03 发酵食品及饮料（万年前）

有史以来，世界各地的人们都喜欢发酵食品和饮料，如啤酒、葡萄酒、面包、酸奶、奶酪和腌制蔬菜。几个考古遗址的发现表明，即使是史前人类也利用发酵来保存和提高食物的味道。

万年前，人类开始驯化动物，其中包括奶牛、山羊和其他奶制品动物（图4）。自发的乳制品发酵是一个复杂的过程，它涉及到微生物的作用。当奶制品暴露在自然环境中时，空气中的细菌和酵母开始对奶制品中的糖类进行发酵。这一发酵过程产生了乳酸和其他有益的化合物，不仅增加了食物的保质期，还赋予了奶制品特殊的风味和口感。

考古学家在研究中国新石器时代村庄的陶罐时发现，早在9000年前（公元前7000年），人们就在用大米、蜂蜜和水果制作发酵饮料。生产这些食品和饮料需要微生物发酵，这是一个利用细菌、霉菌或酵母将糖(碳水化合物)转化为酒精、气体和有机酸的过程。虽然人们最初学习发酵可能是偶然的ーー也许是通过喝凝固的旧牛奶或发酵的旧葡萄汁ーー但他们后来学会了利用发酵的力量来制造面包、奶酪和葡萄酒等产品，但没有科学的解释。

万年前发生的自发的乳制品发酵事件，标志着人类社会向更加复杂和多样化的食物生产和消费模式的转变。

图4 古埃及的象形文字画描绘了一幅人类采集牛奶的场景（图片来自网络）

04 来自冰人的证据（5300年前）

史前人类对疾病起因的了解非常有限，不同的文化发展出不同的信仰和解释。虽然许多人认为疾病是对神的惩罚或者仅仅是命运的结果，考古证据表明，史前人类试图治疗疾病和感染。冰人奥兹(Ötzi the Iceman)就是一个例子，这具有5300年历史的木乃伊于1991年在奥地利和意大利边境的奥兹阿尔卑斯山(Ötzal Alps)的冰层（海拔3200米）中被发现（图5）。这具冰冻的尸体几乎完全木乃伊化，这使得它成为迄今为止发现的最古老的木乃伊。2010年10月科学家们决定解冻这具保持在零下6摄氏度恒温的木乃伊。

由于奥茨被冰保存得如此完好，研究人员发现他感染了寄生虫 Trichuris trichiura的卵，这可能导致他患上腹痛和贫血。研究人员还发现了引起莱姆病的细菌——伯氏疏螺旋体的证据。应用宏基因组方法与靶向基因组捕获相结合，在冰人奥茨的肠粘膜不同区域检测到幽门螺旋杆菌。一些研究人员认为，Ötzi可能一直在试图用Piptoporus betulinus真菌的木质果实治疗他的感染（图5右），这种真菌被发现绑在他的物品上。奥兹身上还有刺青，这些刺青是在他的皮肤上切开，填满草药，然后烧掉草药制成的。有人猜测，这可能是他治疗健康疾病的又一次尝试。

图5  冰人奥茨（Ötzi)；右图：这两个球形物质来自白桦木耳的木本果实

5000年前的祖先们，无意中学会了发酵，改变了我们今天的消费模式。驯化动植物不可挽回地使人类由采集狩猎社会迈向农耕社会，改变了我们今天的环境以及近代宠物的盛行。农耕社会的形成，创造了更密集的人群，使驯化的动物有更多的机会接触人类。于是，传染性疾病开始流行----那时，人类祖先们对此几乎一无所知或者没有科学解释？

                                         2024-3-12于济南

主要参考文献

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2.   Nature volume 2002，418：700–707

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7.   P.E. McGovern et al. “Fermented Beverages of Pre- and Proto-Historic China.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 1 no. 51 (2004):17593–17598. doi:10.1073/pnas.0407921102.

8.   Vaccines: A Biography. 2009 Nov 10 : 31–56.

9.   Scand J Infect Dis. 2003;35:535–544.

10. 1.1 What Our Ancestors Knew - Microbiology | OpenStax

11.  1.1: 我们的祖先知道什么 - Global (libretexts.org)

12. The Lancet， 1998, 352（9143）：1864

One Health（1）运动真的对大脑有益吗？https://blog.sciencenet.cn/blog-526326-1394038.html