为什么有的便便会漂在水面上？这个问题不仅你想知道

科学

2022-12-02 13:12

图片来源：Pixabay

这是一篇有味道的推送，建议使用宝贵的厕所时间阅读。

撰文 | 二七

审校 | clefable

当我们以为文明的发展已经解决了大部分生存困境，总有一些问题会让我们意识到，我们对这个世界仍然一无所知：例如宇宙从哪里起源，时间的本质是什么，和今天的便便为什么会漂起来。

卫生间似乎总能引发人类本能的观察欲望，完成必要的排泄动作之后，我们总要忍不住扭头检查，试图根据排泄物的状态，判断自己的身体状况。

在这种时候，偶尔漂浮、偶尔沉底的大便就会让人有些紧张。你或许也听说过一些传闻，有时大便能够浮起来，是因为其中含有较多脂肪，导致整体密度过低——这也被称为“脂肪泻”，代表着消化不良和某些胃肠道疾病。

然而，美国胃肠病学家威廉·杜安（William Duane）和同事在近半个世纪前就曾做过统计，在健康人中，有10%~15%的人排出的大便经常浮在水面上。难道这么多看似健康的人，也患有脂肪泻吗？这实在不太合理。因此。他们开始怀疑粪便中的另一种低密度成分——气体。

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浮起来的便便

杜安对这个问题的热情，至少有一部分来源于他自己。据杜安的同事迈克尔·莱维特（Michael Levitt）回忆，杜安曾偷偷告诉他，自己的大便总是漂在水面上（然后这件事就被指名道姓地写在了两人共同发表的论文里），并提议展开一些研究。

括号中的W.C.D就是杜安名字的缩写（图片来源：原论文）

杜安自己欣然成为了第一个研究对象——和莱维特聊完天2小时后，他就拿来了一段粪便。两人将这段粪便放入烧瓶中，给烧瓶加压，原本漂浮在水面上的粪便很快就沉到了水底。

他们随即扩大了实验范围，找来了33名健康的志愿者，其中9人的粪便经常浮在水面上。他们这次把粪便小心切成小块（用的是切奶酪的线刀，因为“只有这种刀不会把粪便内的气体释放出来”），加负压使粪便中的气体逸出，并且测量脱气前后粪便的比重和成分。

结果显示，加压脱气后，原本漂浮的粪便比重大幅增加，达到了和下沉粪便相近的比重。也就是说，让便便浮起来的，其实是里面的气体。

这样的分析还回答了人们关于脂肪泻的担忧：粪便的成分显示，粪便是否漂浮与脂肪含量并没有关系。进一步计算也能说明，靠脂肪让正常粪便漂起来不太可能。平均每人每天排出的粪便量约为125克，而实验中漂浮粪便的比重最低为1.0916。因此还需添加约125克脂肪，才能使粪便仅靠非气体成分漂浮在水面上。

可这些气体是哪里来的呢？在这项实验里，杜安还发现，漂浮的粪便中普遍含有高浓度的甲烷，而碳水化合物在肠道内被一些细菌发酵后恰好也能产生甲烷。因此，他们怀疑这种气体来自粪便中的肠道细菌。

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浮还是沉，这是一个问题

杜安没有给出更进一步的论证，但最近，美国梅奥诊所（Mayo Clinic）的纳加拉詹·卡纳安（Nagarajan Kannan）再次关注起了这个问题。这次，他们确定了这些气体的源头就是微生物，而不是我们吞咽等行为摄入的气体。

作为干细胞和癌症生物学家，卡纳安的一类重要实验对象就是无菌小鼠。它们从出生就处于无菌环境，呼吸着无菌空气，被饲喂无菌食品，体内完全没有微生物存在。

卡纳安和同事注意到，实验室里的常规小鼠（体内有微生物）的粪便，有的会浮在水面上，有的会下沉，比例大约为1:1。但无菌小鼠的粪便都是沉下去的，这让研究团队怀疑，微生物——更具体地说，肠道微生物，正是粪便漂浮的“真凶”。

不过，有的沉有的浮，说明水可能还不够“灵敏”。为了更好地区别常规小鼠和无菌小鼠的粪便，他们经过尝试，最终调配了一种固定剂溶液（Trump’s fixative phosphate-buffered solution，TPS）。这种溶液的比重恰好能够区分常规小鼠和无菌小鼠的粪便——常规小鼠的都会浮起来，而无菌小鼠的都会沉下去。

在TPS溶液中，无菌小鼠的粪便均会下沉（左），而常规小鼠的粪便均会漂浮（右）。（图片来源：原论文）

你的生活，体现在这里

接下来就可以着手研究，究竟是不是微生物改变了小鼠粪便。

研究团队将无菌小鼠分为4组，其中一组始终处于无菌状态，第二组被饲养在常规环境中，让它们逐渐获得微生物。而其余两组则分别接受了粪便微生物移植——一组接受来自常规小鼠的粪便，另一组接受来自人类的粪便。

*如果你好奇，在这项研究中，粪便微生物移植的方法，是将粪便与磷酸盐缓冲溶液充分混合，制备成悬浊液后，用管子直接灌入小鼠胃里。

经过3星期后，研究者果然发现，原本粪便还在TPS溶液中“沉底”的小鼠，在拥有肠道微生物后，粪便都浮了起来。而且，通过不同方式获得肠道微生物的小鼠，粪便漂浮的时间不同。那些移植了常规小鼠粪便微生物的个体最先漂浮，随后是人类粪便移植组，最慢的是在环境中自然获取微生物的小鼠。

小鼠的粪便一半会放入TPS溶液，另一半会测量重量、DNA和微生物密度（图片来源：原论文）

现在，粪便漂浮的原因已经很明确了，它来自肠道微生物产生的气体，而不是来自吞咽的空气或其他来源。

更有趣的是，因为人类粪便移植组的粪便提供者有两个人，研究团队发现，其中一个人的粪便微生物，让小鼠的粪便更快地浮了起来。研究团队推测，这个人的肠道微生物中，或许有更多的产气微生物。

目前，研究团队依然无法确定具体是哪种，或是哪些微生物导致了粪便漂浮在水面上，但他们尝试提供了一个名单：

通过分析小鼠粪便的宏基因组，研究团队找到了11属13种的产气微生物，其中包括拟杆菌（Bacteroides）、梭菌（Clostrtidium）、脱硫弧菌（Desulfotomaculum）等。在小鼠粪便中，最丰富的是卵形拟杆菌（Bacteroides ovatus），这也是人体肠道中备受关注的一种微生物。

这正是卡纳安接下来想解决的问题，他希望将人类粪便中的微生物分别植入无菌小鼠的肠道，来看是哪些产气细菌影响更大。

尽管目前仍没有证据显示，粪便漂浮与健康状况是否有关。不过，考虑到我们的饮食、遗传、出生方式、生长环境、同居人和社交生活等都会影响肠道菌群，所以从另一个角度说，这些信息其实都隐藏在了你漂浮（或是沉底）的便便里。

还挺浪漫的，对吧？

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