你想过吗？我们引以为傲的庞大而复杂的大脑，其进化的关键驱动力可能并非完全来自颅骨之内，而是源于一个意想不到的地方—我们的肠道。近年来，“脑肠轴”的概念日益火热，揭示了肠道与大脑之间神秘而紧密的对话。
近日，一篇发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“Primate gut microbiota induce evolutionarily salient changes in mouse neurodevelopment”的研究报告中，来自美国西北大学等机构科学家们进行的一项突破性研究将这一关联推向了进化史的深处：肠道菌群可能直接塑造了包括人类在内的灵长类大脑的演化路径。这项研究首次提供实证数据，表明不同灵长类的肠道微生物能够直接影响宿主大脑的功能运作模式，甚至可能为理解某些神经发育障碍的起源提供了全新视角。
大脑的“能量危机”与菌群的“幕后支援”
人类的大脑是自然界的一个奇迹，它只占体重的约2%，却消耗了全身20%以上的能量。相较于其他灵长类近亲，人类拥有最大的“脑化指数”（大脑与身体的比例）。如此巨大的能量需求，必然伴随着一系列代谢适应。那么，在数百万年的进化长河中，是什么支撑了我们大脑的“能量饥渴”？
与此同时，全球范围内，神经发育障碍如自闭症谱系障碍（ASD）的发病率呈上升趋势。根据世界卫生组织数据，全球每160名儿童中就有1名患有自闭症，其病因复杂，被认为与遗传和环境因素相互作用有关。越来越多的研究表明，自闭症患者的肠道菌群组成与常人存在显著差异，但两者究竟是相关还是因果，一直是个谜。研究人员将这两个前沿问题联系了起来。他们猜想：在灵长类大脑不断增大的进化过程中，肠道菌群是否扮演了关键的“能量供应商”和“发育调控者”角色？为了验证这一猜想，他们进行了一场巧妙的“微生物移植”实验。
一场跨越物种的“微生物换脑”实验
文章中，研究人员设计了一个精妙的实验：他们选择了三种具有代表性的灵长类作为微生物供体——人类（大脑最大，类人猿下目）、猕猴（大脑较小，与人类同属类人猿下目）和松鼠猴（大脑相对较大，但与人类亲缘关系较远，属于阔鼻猴下目）。这样的选择巧妙地分离了“脑容量大小”和“亲缘关系远近”两个因素。
随后，他们将这三类灵长类的完整肠道菌群，分别移植给了三组在无菌环境中长大的小鼠。这些小鼠如同一张“白纸”，其自身的微生物影响为零。八周后，研究人员开始仔细“阅读”这些小鼠大脑的“工作日志”—即全脑基因表达谱。
惊人的发现：微生物让小鼠大脑“像”了供体
结果令人震惊：
（1）功能重塑：移植了人类或松鼠猴（两种大脑较大的灵长类）菌群的小鼠，其大脑中与能量产生（尤其是氧化磷酸化）、突触可塑性（学习记忆的物理基础）相关的基因表达显著上调。而移植了猕猴（大脑较小的灵长类）菌群的小鼠，这些基因的活动则相对较低。这表明，大型脑灵长类的菌群似乎能优化大脑的能量代谢和可塑性。
（2）模式趋同：更令人称奇的是，当研究人员将移植了人类菌群和猕猴菌群的小鼠大脑基因表达模式进行对比时，发现其差异模式，与真实的人类大脑和猕猴大脑之间的差异模式高度相似！“换句话说，”阿马托教授兴奋地表示，“我们通过移植微生物，让小鼠的大脑看起来更像它们微生物供体（灵长类）的大脑了。”
（3）与疾病的潜在关联：另一个意外发现是，移植了小型脑灵长类（猕猴）菌群的小鼠大脑中，出现了一些与自闭症、多动症、精神分裂症和双相情感障碍相关的基因表达模式。这为“肠道菌群失调可能因果性地参与某些神经发育障碍”的假说提供了强有力的实验证据。
研究亮点与共鸣：我们不仅是“我们”，还是“它们”的集合体
这项研究的亮点在于其开创性与启发性：
（1）进化新视角：首次将肠道菌群的作用置于灵长类大脑演化的宏大背景下，提出了菌群可能通过优化宿主能量代谢，为大脑扩容提供“后勤保障”的革命性观点。
（2）因果性证据：通过严格控制的菌群移植实验，在动物模型中直接证明了特定来源的肠道菌群能够定向改变大脑的基因表达和功能状态，为“脑肠轴”研究提供了关键的因果性证据，而不仅仅是相关性。
（3）连接基础与临床：它不仅解释了“我们从哪里来”（进化），也可能部分解释“疾病从哪里来”（发育）。研究暗示，在生命早期获得“正确”的人类共生菌群，对于大脑的正常“布线”和功能建立至关重要。这为通过干预早期菌群来预防或辅助治疗神经发育障碍带来了全新的希望。
展望未来：从“食脑兽”到“养脑菌”
这项研究无疑打开了一扇通往未知领域的大门。它促使我们思考：
（1）在人类个体发育中，是否存在一个关键的“微生物窗口期”，决定了大脑功能的长期走向？
（2）现代生活方式（如剖腹产、抗生素滥用、饮食精细化）导致的菌群改变，是否在不经意间影响了我们乃至下一代的大脑健康与认知能力？
（3）能否基于这些“跨物种的微生物-大脑交互规则”，开发出针对神经精神疾病的“益生菌”或“菌群移植”疗法？
研究者表示，思考物种和个体的大脑发育，并探索我们是否能从这些跨物种的差异模式中发现微生物与大脑相互作用的规则，以及这些规则是否也能应用于个体的发育过程，这是非常有趣的。总之，这项研究提醒我们，人类也许从来不是一个独立的“超级生物”，而是一个与万亿微生物共生的“超级生态系统”。我们引以为傲的智慧，或许有一部分功劳要归于那些默默生活在肠道中的微小“房客”。
参考文献：
Alex R. DeCasien,Jacob E. Aronoff,Elizabeth K. Mallott，et al. Primate gut microbiota induce evolutionarily salient changes in mouse neurodevelopment. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI:10.1073/pnas.2426232122.
