人體微生物 身份識別新“指紋”？

你相信嗎，我們每時每刻都生活在微生物的“海洋”中。已有科學研究證明，在人類身體中，包含了數目約為人類細胞10倍之多的微生物細胞。無論你是潔癖者還是邋遢大王，數量多的微生物和細菌始終相伴一生。假如它們具有明顯的差異性，是否就能像指紋或眼睛虹膜一樣，成為鑒定個體身份的新標準？近日，美國哈佛大學公共衛生學院在《國家科學院院刊》刊文指出，人體微生物中存儲每個人獨一無二的遺傳信息，因此，我們有望利用“微生物居民”的獨特性進行身份識別，這對法醫鑒定遺傳學來無疑是一個巨大的突破。

文/廣州日報記者 郭原毓

圖/gettyimages

每個人身上的“微生物”都是獨一無二的

人體內部與體表生活多種微生物菌群，它們不僅如影隨形地伴隨我們的生活，存在感還不低，除了影響免疫功能和健康狀態外，這些微生物菌群甚至具備不同的個人特徵。發表在美國《國家科學院院刊》上的最新研究表明，我們每個人身上的“微生物居民”獨一無二，因此可以利用它們進行身份識別。

負責該項研究的哈佛大學公共衛生學院研究員埃裏克·弗蘭佐薩：“把人類DNA樣本與DNA資料庫進行關聯識別，是法醫鑒定遺傳學的基礎。而如今實驗表明，無需人類DNA，只利用人體微生物的DNA序列也有可能形成同樣的關聯。”

弗蘭佐薩等人開發出一種電腦算法，為美國“人類微生物組計劃”招募的120人建立糞便、唾液和皮膚等樣本的微生物個人識別碼，並將其與另外一組志願者的樣本進行比較。結果發現，每個人都擁有獨特的微生物“指紋”，而且大部分人的微生物“指紋”在為期一年的調查期間保持穩定。其中糞便樣本的微生物“指紋”（即腸道微生物）尤其可靠，即便時間過去一年，仍能正確識別約80%的志願者，而皮膚樣本（即表皮微生物）則不太可靠，時隔一年后只能正確識別約三分之一人的身份。

事實上，對人類微生物的個體差異研究早在之前就已開始，美國芝加哥大學的傑克·吉爾伯特教授曾做過一個“家庭微生物群落”的實驗，研究人員調查了七個家庭的微生物特徵，通過擴增和基因測試，總共分離出了超過兩萬種微生物物種，每個家庭的微生物物種都不盡相同。也就是，不同的家庭可以用各自不同的微生物“簽名”來互相識別區分。即使是剛搬家的家庭，這些微生物“簽名”也能迅速轉移到新的生活空間裏，而且鋪天蓋地地取代房間原有的微生物種類——實驗表明，這些人體寄生者只需3小時就可以覆蓋到每個房間，24小時后就能完全取代之前房間內的微生物。

表皮微生物干擾因素多 腸道微生物較穩定可行

人類微生物果真活躍又特別嗎？記者採訪了免疫學和法醫鑒定專家，逐層揭開人類微生物的神秘面紗。

中山大學醫學院周興旺教授近年來對病原——人體相互作用介導的免疫功能有深入研究，他告訴記者，人類微生物最直接影響的是人體健康和身體各項指標的動態平衡，其次才是可能作為身份鑒別的標準。“人體約有2.2萬個基因，而寄存在健康人體的微生物細菌人均有1萬多種，它們讓人體所帶基因總數增加到了800多萬個。微生物菌群寄生在人體皮膚表層、口腔、鼻腔、腸道甚至女性陰道中，對健康狀態生極大的影響。”

近年來，通過分析人類微生物的基因組、轉錄組、蛋白質組和代謝組，人們開始認識到微生物在維持人體健康中起到的關鍵作用。比如，組成複雜的腸道菌群能夠幫助人體抵禦疾病、為人體提供營養，甚至在出生之前就開始影響人體的發育。有益菌還可以通過母親世世代代傳遞給孩子，成為在基因遺傳之外，每個家族可以世代傳遞的寶貴健康財富。

現有的科學研究證明，人體微生物細菌的數量是人類細胞數量的9倍，也就是，組成人體的物質中90%都是細菌，只有10%是人本身。因此，一旦濫用抗生素或過分清潔，打破了微生物細菌系統的平衡，人就容易生病。周教授介紹道，几乎每個人身上都帶有一些有害細菌和病原體種類，但當人體處於健康狀態時，有害細菌、病原體能和各種良性細菌共存且相安無事。

“在整個人類微生物系統中，腸道細菌相對比較穩定，因為在腔道狀空間中，空氣干擾少，溫度和濕度也較適宜，因此無論是健康治療還是法醫鑒定，提取糞便並分析腸道微生物細菌是較為可行的。”周教授。至於表皮微生物，他認為干擾因素太多，在刑偵上不具備太大的參考價值。

微生物提供鑒定新方向

但多態性差異仍屬未知

對人體微生物可以作為身份鑒定標準這一新發現，中山大學醫學院法醫物證學教研室主任孫宏鈺教授覺得是可行的，但仍需要大量實驗證明，同時建立完善微生物DNA資料庫進行比對。

孫教授告訴記者，美國“9·11”事件后發生的炭疽郵件事件使得微生物法醫學的學科應運而生，主要是針對生物恐怖襲擊與生物犯罪，通過判斷微生物類型，推測特定微生物來源、親緣關係或傳播途徑，為追蹤犯罪實施者提供科學依據。因此以往的微生物法醫學主要針對病原微生物和生物恐怖襲擊事件。而最近的這個研究，覆蓋了人體表和體內採集的所有類型微生物，根據微生物的差異性和獨特性進行人體身份識別，為法醫學鑒定提供了新的鑒定思路。

“因為每個人的食物結構、生活環境都不同，因此我相信個體微生物細菌的種類、數量肯定是有差異的，它們可能會構成豐富的多態性。從檢測技術上來，如果不考慮成本，目前也可以做到分析每個人的微生物基因組。然而，法醫學是一門高度嚴謹的學科，如果要在法醫學上實踐中應用，對人體微生物樣本的高度穩定性和細微差異性都是有要求的。”孫教授，打個比方，體表微生物容易受到干擾，一陣風吹過或洗個澡，皮膚上採集到的樣本可能跟十分鐘前就有差別；體內微生物雖然比較穩定，但如果受到衝擊性的改變，比如突然改吃素，或搬到空氣質量相差很多的地方居住，一段時間后體內微生物的構成肯定也會隨之發生變化。

據孫教授介紹，法醫學在選擇身份鑒定標記的時候，要考慮兩個原則：終生不變和組織同一性。“目前我們用DNA來鑒定身份，是因為它符合這兩個原則：一個人在嬰幼兒時期和老年時的DNA都是一樣的，而且同一個人的口腔細胞DNA與精液提取到的DNA也是一樣的。微生物顯然還不符合這兩個標準。”孫宏鈺教授，在鑒定身份上，微生物分析確實顯現了一定的應用潛力，但每個人的差異性大到何種程度、如何檢測並評估各種干擾因素，還需要一系列研究證明，建立法醫微生物基礎資料庫、建立法醫微生物檢測質量控制標準等工作也必不可少。

目前微生物多用於死因鑒定

既然目前從種類和數量上都無法明確微生物的差異性，那能否從其他途徑利用微生物作為身份鑒定的輔助？中山大學法醫鑒定中心主任法醫師童大躍認為，雖然人體上的微生物菌落不穩定，但它本身的遺傳物質DNA是穩定的，可以作為身份鑒定參考。

童法醫介紹，微生物細菌可以分為兩種：一種是正常菌，一般不傳染，就存活在體內；另一種是致病菌，可通過某種方式傳播，像肺結核病菌會通過飛沫傳染。“致病菌雖然交叉傳播途徑廣，但在法醫鑒定中，提取致病菌是沒有意義的，因為在顯微鏡下看，不同人的細菌都長得差不多。”

對於身份鑒定，童法醫認為最主要的還是要分析DNA，“一般刑偵案件中，法醫通過提取毛髮、血液等來分析人類的遺傳物質DNA，從而鑒別當事者身份。當然微生物也有屬於自己的DNA序列，但首先微生物細菌群落容易受到干擾和污染，提取不方便；其次微生物DNA資料庫還沒完全建立起來，比對上存在難度，因此在鑒定身份這一塊，人體微生物還甚少發揮作用。”童法醫，目前微生物更多是應用在死因鑒定，分析死亡時間和屍體來源方面。