肉食者只是臭屁，素食者却毁天灭地——肠道菌群与放屁这件大事
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相信很多人都有在公共场合无法抑制屁意的尴尬经历，尤其是在电梯这样的密闭空间里，如果屁不臭的话，还好一些，可是有的时候那气味却无比刺鼻，使人几乎无法度过那漫长的几十秒。一个人平均每天要以屁的形式分10到15次排放大约500 mL的废气，因此，放屁可以说是困扰每一个人社交礼仪的事情。
可是有的屁不怎么臭，有的屁却非常臭；有的时候屁的量又非常大，这是为什么呢？其中的一个原因，可能是和你肠道中的两种微生物有关：其中一类属于古菌（Archaea），叫做产甲烷菌（Methanogens）；另一类属于我们通常所指的细菌（Bacteria），叫做硫酸盐还原菌（Sulfate Reducing Bacteria）。
下面我们就一一道来。
祖先的遗产
产甲烷菌是一种古菌。古菌曾经叫过古细菌这个名字，顾名思义，在20世纪70年代以前，古菌被认为是细菌的一个分支，直到1977年，伍斯（C.R.Woese）通过核糖体保守序列分析发现，它们应该是一个与细菌和真核生物并列的分类单元，从此整个细胞生命界被分成了三个域：细菌域、古菌域和真核域。产甲烷菌是一种完全厌氧的古菌，它们只能生活在沼泽或者动物肠道等严格厌氧的环境中；它们是自养型生物，无须从外界摄取有机物，而是通过将氢气与二氧化碳结合生成甲烷来产生自身所需的能量——这也是产甲烷菌这一名称的由来。
产甲烷菌利用二氧化碳和氢气生成甲烷的简要公式：CO2+ 4 H2 → CH4 + 2H2O
如果你曾经了解过林恩.马古利斯（LynnMargulis）的“内共生学说（Symbiogenesis）”，即第一个真核细胞的起源，是由一个古菌吞噬了一个细菌而生成，被吞噬的细菌慢慢退化成了线粒体，那么，你可能好奇过，这个吞噬了细菌的古菌到底是什么样子。现在，有些科学家相信，产甲烷菌可能就是最初的那个古菌：真核生物的DNA序列和产甲烷菌的最近源，并且它们的组蛋白的结构甚至其与DNA缠绕的形式都那么惊人的相似。
从这个意义上讲，往前推20多亿年，我们的祖先很可能是一个产甲烷菌。
古菌绝大部分属于“极端微生物（Extremophiles）”，例如泉古菌门(Crenarchaeota)中的很多类群，就喜欢生活在深海海底热烟囱这样的极端环境中。它们离我们的现实生活都比较远。而产甲烷菌则是古菌中少有的和我们密切相关的类群。农村中用动物粪便发酵沼气的功臣，就是产甲烷菌；而漂浮在沼泽上面氤氲的迷雾，以及因之而起的摇曳鬼火，也是产甲烷菌的小把戏。
产甲烷菌对人类的最大贡献，莫过于全世界那巨大储量的天然气了。作为与石油和煤炭同等重要的能源之一，天然气也是影响人类近现代历史的重要因素，甚至直到现在也在左右着世界的格局——占全球天然气探明储量14%的北方-南帕斯天然气田处于卡塔尔与伊朗交界的海湾，而为了这巨大的能源，卡塔尔竟不惜与海合会国家（沙特、阿联酋等国家）断交。因石油而起的海湾危局刚平息没多久，天然气却马上要掀起波澜，中东的土豪们也是不愿安生片刻啊。而这，全是要拜20多亿年来产甲烷菌不间断的产甲烷作用——这祖先的遗产所赐。
谁打开了那个臭鸡蛋
甲烷是无臭无味的气体，可并不是所有气体都没有气味。有一种被教科书描述为“有臭鸡蛋气味”的气体，大概是不少理科同学的童年阴影——化学实验课上的那种刺鼻气味可不好闻。这种“有臭鸡蛋气味”的气体就是硫化氢。教科书上的描述可谓相当精确，因为臭鸡蛋的臭味儿，就是来自硫化氢。
硫酸盐还原菌也是一种厌氧菌，靠将硫酸盐还原成硫化氢为生。它们在自然界中分布广泛，任何有硫的地方都可能发现它们的身影。蛋白质中含有硫元素，这些硫元素被硫酸盐还原菌利用，就生成了硫化氢。因此，富含蛋白质的鸡蛋放久了，被硫酸盐还原菌所分解，释放出那难以忍受的气味。同样的，肉类放久了，或者任何含蛋白质多的食物放久了也都会变得臭烘烘的，这也离不开硫酸盐还原菌的辛勤劳作。
产甲烷菌和硫化氢还原菌都是非常古老的物种，它们至少在大氧化事件（GOE，即Great Oxygenation Event，26亿年前）之前就存在于远古时代的海洋中了——实际上，因为在大氧化事件之前的地球大气为还原性大气，大气中充满着甲烷、二氧化碳、氢气等还原性气体，那个时代存在的所有生命体都是单细胞的厌氧原核生物。这种富含二氧化碳和氢气的大气层非常适合产甲烷菌的生存（氢气和二氧化碳都是它们制造甲烷的原料），可以想象，产甲烷菌可能当了好几亿年的地球霸主，并有可能维持着富含甲烷的还原性大气的稳定，而硫酸盐还原菌可能也孜孜不倦的将原始大洋中的硫酸盐还原成硫化氢，为还原性大气的稳定贡献着一点力量——直到蓝细菌（和紫细菌）开始把大气变得富氧。
富氧的大气对厌氧生命来说是灾难性的，过多的氧气不但氧化了所有能氧化的物质——单质铁、硫化氢、甲烷——它们还杀死了那个时候地球上绝大部分的居民——厌氧的生命。缺少了氢气和甲烷这些“食物”，空气中又到处都是“有毒”的氧气，产甲烷菌们只好退回到那些无氧的角落，苟延残喘。硫酸盐还原菌还好过一点——硫元素被氧化为硫酸盐，为它们提供了原料，使它们可以在缺氧的水中繁荣起来。
行使光合作用的细菌（蓝细菌和紫细菌等）改变了整个地球的面貌，杀死了地球上绝大部分的居民，从这以后，地球大气从此再未变回还原性大气，产甲烷菌及硫酸盐还原菌也没再能站上生命的主要舞台。然而，在地球上那些缺氧的角落里，它们依然在孜孜不倦的改变那些元素的存在形式，进行着争夺资源的大战——包括人们的肠道。
肠道中的资源大战
人类（及其它动物）的肠道中存在着多种多样的细菌和古菌等微生物，有研究显示，人类肠道中可能存在着上千种微生物，其中产甲烷菌和硫酸盐还原菌都是比较重要的类群。它们中的很多都能在代谢过程中生成气体，例如很多异养型细菌都能将有机物最终分解为二氧化碳和水。这些气体随着肠道排除体外，就成了我们所说的“屁”。在能产生气体的肠道微生物中，产甲烷菌和硫酸盐还原菌无疑是很重要的两类。
我们的肠道就像是菌群无时无刻进行着资源争夺战的宏大战场，各类细菌菌群此消彼长，当运送到肠道中的食物中碳氢化合物（糖类和脂肪等）很多时，异养微生物就像得到了天赐，迅速的将它们氧化分解成二氧化碳和水，生产能量；而氧气消耗完、二氧化碳开始积聚的环境，就成了产甲烷菌的天堂——他们开始制造甲烷；当运到肠道中的蛋白质多一些（富含硫元素），硫酸盐还原菌便开始猖狂起来，随之在肠道中积攒起来的便是让我们难堪的罪魁祸首——硫化氢了。
所以，当吃肉多一些时，屁就不可避免的变得臭一些了，吃豆类多一些也有类似的效果；而吃红薯等高能量食物多的时候，虽然屁不会那么臭，可是却会放个不停，毕竟产二氧化碳和甲烷的效率，要比产硫化氢的效率高的多。关于这一点，养牛羊的人跟养猫狗的人可能也会有不同的体会。难怪尼克.莱恩曾风趣的戏谑到，“改变你的社交礼仪，请从改变食谱开始。”
顺便一提，臭鼬和放屁虫等放屁的特殊臭味，是它们自身腺体分泌的低级硫醇，醛和氰化物等，严格来讲并不属于“屁”，自然也和肠道菌群没有关系。
毁天灭地的素食者
是多吃肉食，放少而臭的屁，还是多吃碳氢化合物，放多而无伤大雅的屁呢？你会怎么选择呢？
或许每个人都有自己的理解与想法，或许通过调节饮食，注意摄入营养的均衡性，可以使肠道菌群产生的气体量又少，味道又小——对肠道菌群的研究，是有可能做到这一点的，我们也会在文明社会的社会交往中更加如鱼得水。
但研究肠道菌群的意义，远远不止你的社交礼仪这么简单。这可能还关系着我们的未来：放屁，是一个巨大的环境问题。因为屁里面的甲烷和二氧化碳，是温室气体。
别紧张，不是我们的屁，是牛的屁。
肉食的能量利用效率和素食的能量利用效率是有很大差异的。这从肉食动物和素食动物的饮食习惯中就可以一瞥端倪：老虎和狮子捉到一只猎物就可以撑好几天；而牛和羊每天都要花十几个小时用于进食草料。据悉，一头牛每天要吃30-50斤的草料。这些草料在牛的胃和肠道里通过产甲烷菌产生了大量甲烷，每年每头牛都要排放70-120公斤的甲烷。而甲烷的温室气体效应值，是二氧化碳的23倍。
按照一头牛每年释放甲烷100千克计算，这个量折合到二氧化碳当量是2300千克。相当于一辆百公里油耗8升的汽车跑1.2万千米的碳排放，还是很可观的。
折算一下，生产每千克的牛肉释放的温室气体折合二氧化碳是34.6千克，每千克羊肉17.4千克，每千克猪肉6.35千克，每千克鸡肉则只有4.57千克。
这是什么概念呢？养一头牛对环境的污染，约等于养一辆勤开的家庭型小汽车。而根据统计，全球任何时刻都有大约10亿头牛，比汽车的数量还多！这还没有将养殖的鸡、猪和羊算进去。对于温室气体的共献，汽车行业可能得排在养殖业后面。
包括中国在内的很多国家都很重视这个问题，有很多科研机构在研究如何解决这个问题。通过改变养殖牛的食谱从而改变牛肠道中的菌群组成，有可能使牛排放的温室气体没那么“凶猛”。还有科学家动了收集这些“牛尾气”的主意，毕竟，甲烷是一种温室气体，但也是天然气的主要组成成分，将这些“牛尾气”收集起来，也是非常可观的一个能源来源。
产甲烷菌与硫酸盐还原菌虽然不再主宰地球，但是它们在所有能生存的无氧角落里，依然在持续不断的释放着甲烷和硫化氢，努力的将地球大气变得“还原性”一点。
对它们来说，这20多亿年，时间仿佛从来没有走过。即使地球上的各种元素（碳元素、硫元素等）在生命体内循环了一遍又一遍，地球的环境依然在好氧生物与隐藏在角落里的厌氧生物的明争暗斗中保持着微妙的平衡。好氧生态也依然压倒性的占有优势。
这可千万不要被“放屁”破坏了啊！
编辑：Anymore
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