能流进化论——肠道微生物的使命

生物既然是自然界的产物，就不会脱离自然界而生。能流进化论认为，自然界是要向能量分布相对更加均衡的方向发展，即自然界需要能量分布的相对均衡。不仅如此，自然界还需要尽快的实现能量分布的相对均衡。在此前提下，自然界就需要能够驱动能量流动的能量传递介体。生物的出现，让在自然界相对难以流动的化学能转化为相对更容易流动的热能，让在自然界相对难以流动的大分子物质转化为相对更容易流动的小分子物质……，这些变化都驱动了自然界中的能量流动，也让自然界中的能量分布相对更加的均衡。因此，能量进化论还认为，生物在本质上是一种能量传递介体，是自然界对能量传递介体进行选择的结果，而自然选择的依据就是能量传递介体的能量传递能力能否满足当前环境对能量传递能力的需求。从生物的角度讲，只有具有自然环境所需能量传递能力的生物才有在自然界存在下去的可能，这也意味着生物需要尽快的获取环境对能量传递能力的需求信息，并及时的对自身的能量传递能力做出调整，才能有效缓解自然选择对产生的选择压力，进而避免被自然环境所淘汰。

在“能流进化论-——外延”博文中有写道，越处于食物链营养级顶层的生物，能量传递能力会相对越强，对自然环境在能流方面需求信息的获取和响应却越迟缓。例如，在“光→草→氧气”、“草→兔子→氧气”、“兔子→狼→氧气”这三种能量传递单元（能量供体、能量传递介体和能量受体组成的系统称为能量传递单元）中，草对太阳光的光照信息响应最快，狼最慢。这是因为，光照好，光能就强，因光能而产生的能势差就多，自然界对草的需求就高，草就长的好；草中的能量也需要释放，既然草长的好，草对兔子的需求就高，兔子进而长的好；兔子中的能量也需要释放，既然兔子长的好，兔子对狼的需求就高，狼也会随之长的好。在这条食物链中，没有太阳光就没有草，没有草就没有兔子，没有兔子就没有狼，因太阳光而在环境中产生的能势差信息（或者说能量分布不均衡信息）是依次经草、兔子和狼传递，所以狼对环境中能流的响应要比草、兔子相对更迟缓。

能流进化论认为，同一种生物或同一生物个体在不同的环境条件下具有不同的能量传递能力。例如，兔子多，狼就长的壮实，表现为能量传递能力相对更强；同一匹狼，生病状态相对健康状态而言，能量传递能力表现为更低。既然越处于食物链营养级顶层的生物，其对环境中能流的响应越迟缓，如果环境突然改变，那么这类生物当前的能量传递能力就有可能变得不再适合当前的环境，那么就有被当前环境淘汰的风险。为了避免这种状况的发生，处于食物链营养级顶层的生物就需要一条可快速获取环境能流信息的桥梁，那么这座桥梁是什么呢？

通过共性分析不难发现，从线虫到人类，几乎所有动物都有肠道，且所有肠道都有大量的微生物。这些微生物不仅数量庞大，种类繁多，而且还因所处生物个体的饮食状况而一直处于动态变化中。

影响肠道微生物变化的因素主要有三种：一是食物自身所携带的微生物；二是食物的营养组成；三是生物个体对食物的响应情况。以“兔子→狼→氧气”这一能量传递单元为例，狼捕获的兔子身上难免携带着大量微生物，在取食过程中，难免有大量微生物随兔肉而进入狼的肠道内，这部分微生物的加入必然影响狼的肠道微生物的组成。狼除了吃兔子之外，还吃鹿、羚羊等。不同的食物，所含化学物质的种类或营养成分不同。不同种类的微生物对不同的营养成分往往有不同的偏好，因而食物种类的不同也会导致肠道微生物种群结构的变化。即使是取食同一种生物，生物个体在不同的状态下也会影响肠道微生物的种群结构，例如，胃出现问题时的狼的肠道微生物所获取的兔子中的营养成分与胃健康时存在差异。综上所述，相对生物个体而言，其肠道微生物对环境的响应更加的直接和灵敏。

对人体肠道微生物的研究发现：1）肠道微生物基因组中富含参与碳水化合物、氨基酸、甲烷、维生素和短链脂肪酸代谢的基因，其中很大一部分是人体自身所不具备的，表明肠道微生物是人体代谢的重要参与者；2）肠道微生物不仅为人类代谢过程提供底物、酶和能量，其代谢产生的脂肪酸等还促进了人体上皮细胞生长与分化；3）肠道微生物参与了维生素的合成和各种离子的吸收；4）肠道微生物与宿主在肠道黏膜表面的交流促进了免疫系统的建立和发展，成为人体重要的免疫屏障；5）肠道微生物通过形成“菌膜屏障”而为人体提供保护功能；6）肠道微生物与肥胖及糖尿病等症状有关（内容参考360百科“肠道微生物”）。这些结果表明，肠道微生物与人体等寄主存在密切的信息交流。

可以想象为这样一幅画面，肠道中的每一个微生物都手持一个信号接收器，以接收其在肠道中的食物（能量供体）的信息，然后将这部分信息通过自身代谢转化为化学信号，再传递给所寄生的生物体。肠道微生物所接收的其能量供体的信息又来源于所寄生生物个体的能量供体在环境中的信息，即生物个体所在环境中的能量供体的信息在肠道内被转化为肠道微生物的能量供体的信息，然后经肠道微生物的代谢作用转化为所寄生生物体可响应的其能量供体在环境中的信息。或者说，生物个体所介导的环境能流信息先被转化为肠道环境中的微生物所介导的能流信息，然后再转化为生物个体所能响应的其所介导的能流信息。

综上所述，肠道微生物是生物个体与环境之间的信息桥梁。肠道微生物的存在使得生物体对环境能流的响应更快，利于生物体因环境改变而对自身的能量传递能力做出及时且有效的调整，避免了生物因环境的骤变而引发的灭绝。