人體的生長發(fā)育和細(xì)胞更新需要氨基酸來構(gòu)建自己的蛋白質(zhì)，人體所需要的22種氨基酸，有8種氨基酸人體無法合成，需要從食物中獲取。但人體能夠合成的氨基酸也需要從食物中攝取含氮化合物作為原材料。食物中能夠在人體內(nèi)代謝成氨基酸或含氮化合物的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)，因此，人每天都需要攝入一定量的蛋白質(zhì)來維持身體的正常機(jī)能。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的規(guī)定，正常人每天所需要的蛋白質(zhì)為每千克體重0.57克，一個(gè)60千克的人需要大約40克蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的含氮量在15%左右，因此所需要的蛋白質(zhì)如果折合成氮來計(jì)算，就是每天需要從食物中攝入約6.3克的氮。

新幾內(nèi)亞窮人的怪現(xiàn)象

但曾有一批荷蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，新幾內(nèi)亞的一個(gè)貧窮山區(qū)里的居民雖然窮得每天只是以蛋白質(zhì)含量極低的蕃薯為食，卻從沒有營養(yǎng)不良的狀況出現(xiàn)。這是一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，這些科學(xué)家打算對這些人的營養(yǎng)狀況做一個(gè)全面的檢查。

檢查的結(jié)果令他們非常吃驚：根據(jù)這些人的食物，成年人每天能夠攝取的氮也就是2.5～3.8克，而他們每天通過尿液和糞便排泄出的氮卻達(dá)到了4.7～5.4克，排出的氮竟然比攝取的多出近一倍來，這多出的氮來自哪里？

氮在生物界中是這樣流動(dòng)的：獅子之類的肉食動(dòng)物，其生長發(fā)育和細(xì)胞更新需要的蛋白質(zhì)來自它吃的食物——斑馬、兔子、羊之類的食草動(dòng)物；斑馬之類的草食動(dòng)物所需要的蛋白質(zhì)來自它吃的食物——某些植物；那么植物中的蛋白質(zhì)又來自哪里？豆類的植物應(yīng)該是利用根部的固氮菌的固氮作用來合成蛋白質(zhì)；那么一般的植物呢？一般的植物合成蛋白質(zhì)需要根部從土壤中吸收銨鹽或硝酸鹽之類的氮類無機(jī)鹽，再利用自身的機(jī)能合成蛋白質(zhì)。

由此可見，植物是蛋白質(zhì)的最根本來源，動(dòng)物要想維持身體所需要的氨基酸，只能從食物中攝取。可是，這里的新幾內(nèi)亞人好像另有蛋白質(zhì)來源！

難道這些貧窮的居民為了適應(yīng)低蛋白營養(yǎng)狀況，已經(jīng)進(jìn)化出了自己能夠固氮的能力？

他們體內(nèi)有固氮菌

為了解開這個(gè)謎團(tuán)，研究者對新幾內(nèi)亞人的糞便排泄物進(jìn)行分析，利用生物固氮的檢測方法，檢測出新幾內(nèi)亞人的腸道中真的含有固氮菌！豆類植物的固氮菌是根部的根瘤菌，難道寄生在植物根部的根瘤菌也跑到了這些人的腸道中了？

還真是這樣，繼續(xù)研究的結(jié)果是：新幾內(nèi)亞人腸道內(nèi)有兩種固氮菌，其中之一就是一種根瘤菌固氮菌，另一種竟然是普通的大腸桿菌！

這就出現(xiàn)了兩個(gè)問題：一般人體內(nèi)是沒有根瘤菌的，為什么新幾內(nèi)亞人體內(nèi)卻能寄生根瘤菌？還有，一般人體內(nèi)都有大腸桿菌寄生，它們都沒有固氮能力，可是一到了新幾內(nèi)亞人體內(nèi)，怎么就擁有了固氮能力？

對于這兩個(gè)問題還真是不好回答，研究者的猜測是：根瘤菌原本是生活在土壤中的，因喜歡豆類的根，因此會(huì)侵染豆類的根，如果它們也喜歡蕃薯殘?jiān)?，?dāng)然也會(huì)進(jìn)入蕃薯殘?jiān)S富的新幾內(nèi)亞人腸道。而原本沒有固氮能力的大腸桿菌也因細(xì)菌間的基因轉(zhuǎn)移，從生長在腸道內(nèi)的根瘤菌那獲得了固氮基因，從而具有了固氮能力。細(xì)菌間的基因轉(zhuǎn)移并不難。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌可以利用一種病毒作為運(yùn)送固氮基因的小車，把固氮基因從固氮菌那轉(zhuǎn)移到自己體內(nèi)；也可以通過與固氮菌細(xì)胞相互接觸，細(xì)胞膜溶合，基因就可以從固氮菌轉(zhuǎn)移到大腸桿菌。

細(xì)菌也耐不住營養(yǎng)不良？

另一些研究者發(fā)現(xiàn)，還不是這么簡單的，大腸桿菌擁有的固氮基因與人體外的另一種固氮菌基因非常像，因此大腸桿菌的固氮基因還不是從體內(nèi)根瘤菌那獲得的，而是從體外的另一種固氮菌獲得的。這又是一個(gè)引人注意的問題：為什么大腸桿菌不就近獲取基因，而是要不遠(yuǎn)萬里，從人體外獲取基因呢？研究者對不同的固氮基因與大腸桿菌之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同的固氮基因能嵌入大腸桿菌DNA的能力也不同，大腸桿菌肯定是選擇容易嵌入的固氮基因。

至于為什么新幾內(nèi)亞人體內(nèi)的大腸桿菌為何如此特殊，需要移入固氮基因，還沒有定論。已有的推測是，大腸桿菌也需要氨基酸類的營養(yǎng)，但新幾內(nèi)亞人攝入的蛋白質(zhì)太少了，大腸桿菌獲取不到足夠的營養(yǎng)，就自己想辦法，通過基因轉(zhuǎn)移的方式，從一種固氮菌那移入固氮基因，從而滿足自己的營養(yǎng)需要。這也同時(shí)給主人帶來了相應(yīng)的營養(yǎng)。

看來，很可能是新幾內(nèi)亞人腸道內(nèi)的寄生菌耐不住營養(yǎng)不良，首先進(jìn)化出了固氮的超能力，從而新幾內(nèi)亞人也就從中獲得了惠利。