第一章
物质
想象一下，你是一只巨型短面熊，生活在约两万年前的北美洲。你身形硕大，后腿站立时，身高大约可以达到10英尺——考虑到你的体重超过一吨，这可不是个小数字。虽然古生物学家还没有完全重建出你日常的饮食，但你应该是种杂食动物，狼吞虎咽地吃下绿叶植物和大型动物的尸体。那你在树林里拉屎的时候是怎样的呢？嗯，这正是事情开始变得有趣的地方。
巨型短面熊是更新世复杂食物网中的顶级捕食者，就像大陆上其他更加肉食性的动物美洲狮、恐狼和剑齿虎。构成它们丰富的猎物来源的，是一群外形奇异又行动迟缓的植食动物：西方拟驼和巨头美洲驼；长角野牛和长着硕大鹿角的驼鹿；体型能和熊匹敌的哈伦地懒；还有哥伦比亚猛犸脆弱的幼崽，它们仿佛“鹤立鸡群”，在大陆的大部分地区挥舞着它们弯曲的獠牙。
这些庞然大物有与之匹配的饮食，它们的消化系统将吃下肚的大量植被转化为巨大的粪堆。当它们自己被吃掉时，它们的脂肪和蛋白质，还有其他养分维系着那些狮、狼和虎的生命。巨型短面熊很可能嗅到了那些没吃完的尸体，并“自觉”享用完了剩下的部分，在景观中留下了它们自己的粪便。
植物和树木在那些被施了肥的地方生长，新的植食动物又出现了，就这样循环往复。
大约两万年后，对于地球上第二多产（仅次于牛）的“屎者”而言，这个过程就截然不同了。我们中的许多人把自己的排泄物急匆匆地送上一趟几英里长的惊险之旅，它始于厕所，从那里进入一个复杂的下水道网络，它连通到一座污水处理厂。我们对进入的污水进行筛滤、过滤并通气，用微生物分解，再用氯或其他消毒剂处理，把废液再次泵进更多管道中，排到附近的湖泊、河流或海洋里。我们提取固体，用卡车或火车运走其中的大部分，然后把它们放进焚烧炉焚烧，或者埋到填埋场里。
现代卫生设施对世界上大部分地区来说都是一种奢侈：只要简单一冲，我们的屎就消失了。但你有没有想过，到底是什么东西在下水道里打转？与熊、鲸或鸟类不同，我们花了很大力气，将我们的副产物和自然的其他地方隔绝开来。我们这么做，实际上是在浪费地球上最通用的一种自然资源。
我知道你在想什么。开玩笑的吧，屎？没错，它是被厌恶的对象、开玩笑的笑柄、双关语的哏，它还是一种危险的物质，但它远远超出了我们眼睛所见（或者鼻子所闻）。不过，想知道我们错过了什么，就要清楚为什么我们应该关注它，我们是如何制造它的，还有它包含了什么。有一个极具启发性的例子，可以说明我们为什么要在乎这些可以追溯到更新世全盛时期的屎。
随着岩石慢慢风化和被侵蚀，它们会将磷释放进土壤，植物的根便可以将其吸收。这种元素是植物所需的14种来自土壤养分中的一种（如果把钴算在内就是15种），植物要用磷生产并储存来自太阳的能量，(1)也需要它来构建DNA（脱氧核糖核酸）、RNA（核糖核酸）和细胞膜。动物通过进食植物而获得磷，并用它储存能量，制造DNA、RNA、细胞膜、牙齿、骨骼和外壳。
换句话说，磷是生命不可或缺的东西。为了提高它的可得性，我们已经学会了开采它的方法，并将它加进了肥料中。但是，磷从土壤中沥滤出来，被冲进了溪流和河中，并最终进入了海洋，在那里，它沉入海底，逐渐积累在沉积物中。这就带来了一个大问题：我们已经开采了大部分可用的矿床，也没有几千年的时间等待海底地质隆起、暴露出更多富含磷的岩石。那么，还能如何重新分配这种元素，帮助补充土壤呢？
克里斯·道蒂（Chris Doughty）是一位地球系统科学家，他将我们的星球视作一个综合系统。更具体地说，他研究的是大尺度的生态模式——比如养分循环——如何受到风、水和植物，还有动物的影响。这意味着，他花了大量时间来模拟和计算动物是如何帮助完成磷等元素的循环的。一只熊、一头鲸或一头大象在一生中吸收养分，死后身体分解时还会将养分还给其他生物。但出乎道蒂意料的是，他的研究表明，以动物粪便的形式定期释放富含养分的“补给包”，是一种重要得多，甚至超出几个数量级的贡献因素。当你想想这种补给包的生产者可以闲逛多久、逛到多远时，这就说得通了。道蒂发现，对于水生和陆生动物群里的大部分成员来说，个头越大，在这方面的表现就越好。“大型动物比小动物移动得更远，它们是关键。”他这样告诉我。这是因为，更大的动物更有可能移动到一个养分有限的区域。
道蒂和同事着重研究了体重超过97磅的更新世巨动物群(2)，他们建立的模型表明，这些动物是复杂的磷运输链中的关键角色，这条链将磷元素从深海带回广袤的大陆内部。鲸从深水中带出磷，当它们浮出水面换气时，会通过漂浮的粪浆将磷散播在浅水和海面上。大批的海鸟还有鲑鱼这样的洄游鱼群，会将养分带向岸边，或者逆着河水和溪流而上。而一系列肉食和植食动物最后完成了磷向森林、平原、山脉和草甸的传递。
捕食者与猎物之间复杂的相互作用，创造了道蒂和其他科学家口中的“恐惧景观”，肉食动物紧追植食动物不放，这样一来，它们都在不停移动。“这对它们在哪里拉屎，以及这些元素如何被纳入生态系统，都有着巨大的影响。”他解释道。随着时间的推移，动物将磷非常均匀地重新分散到整个景观中。这些定期的沉积物反过来又为其他动物留下了大量食物的踪迹。换句话说，屎帮助生物世界正常运转。
情况至今如此。南极水域滤食性的鲸可以将富含铁的磷虾转化成浅橙色的粪便，它为水面上依赖铁的浮游植物施肥，而这些微型藻类为大量海洋生物提供了食物。在骄阳似火的非洲热带稀树草原上，象可以将种子带到距离母体植物40英里之外的地方，并通过它们的粪便让土壤中的碳含量几乎翻了倍，从而让一种常见的草茁壮生长，让瞪羚等其他植食动物填饱了肚子。在北美，加拿大生态学家韦斯·奥尔森（Wes Olson）的研究表明，野牛用抽动的鼻子或者嘴吸入的微生物，有助于分解草中的纤维素，而由此产生的每一堆粪都能支持100多种昆虫的生存。科学记者米歇尔·奈豪斯（Michelle Nijhuis）在《亲爱的野兽》（Beloved Beast）中描述了这种“野牛粪饼生态系统”和“野牛鼻涕生态系统”对北美草原的深远影响。野牛随处可见，大量昆虫反过来又养活了鸟类和小型哺乳动物群体。“要是没有野牛，没有野牛鼻涕、野牛粪便，以及两者之间的一切，那么北美草原会是一个更小、更安静的地方。”她写道。难怪一些研究人员把这些创造栖息地的动物称为“生态系统工程师”。
但道蒂和他的合作者认为，在晚更新世和全新世早期，也就是其他研究人员所说的14000年前到11000年前的“地质上的一瞬间”，陆地巨兽的集体死亡让全球回收系统遭受重创。在北美，这种集体损失在洛杉矶的拉布雷亚沥青坑（La Brea Tar Pits）中表现得淋漓尽致，我惊叹于那里各种各样的化石，它们仍在从冒泡的沥青中被拉出来，重新组装成一个幽灵动物园，其中满是保存完好的捕食者和猎物。研究人员强烈怀疑，人类狩猎者、气候变化，或者可能两者加在一起，正是这些集群灭绝的罪魁祸首。对于其中的幸存者来说，更近代的人造路障极大地限制了它们穿越生态系统的能力，包括那些割裂豹和野牛的栖息地的高速公路，以及阻碍鲑鱼逆流而上的水坝。道蒂的团队由此计算出，欧亚大陆、澳大利亚和美洲的陆地哺乳动物分配养分的能力不到它们先前的5%。鲸和洄游鱼类的养分分配能力同样急剧下降。“基本上来说，动物曾是元素跨越不同景观传递的关键渠道，但现在它们不是了。”道蒂说。
人类和家畜现在成了地球上占据主导地位的巨动物群。理论上来说，我们已经接下了许多已经灭绝或者数量骤减的巨兽的生态角色：人类是肉食动物，我们的牲畜是植食动物。但我们不是分散者，反而是集中者。不再生活在恐惧景观中的动物往往会在同一个地方拉屎。因此，排泄物在一些地区堆积如山，而从其他地方逐渐消失。或者正如道蒂所观察到的，“旱的旱死，涝的涝死”。丹麦商人、慈善家德贾法尔·沙尔基（Djaffar Shalchi）的表达更令人难忘：“财富就像粪肥，播撒开，能让万物生长；堆起来，就只会发臭。”
就是在更小的尺度上，我们的死亡对重新分配磷也无助益（它占身体质量的1%左右）。逝者往往被火化或者进行防腐处理，并被埋葬在一个个木制或金属的盒子里。我们屎里的养分主要集中在填埋场或者海洋沉积物中，而我们遗骸中的养分则主要在滋养公墓中的微动物群或者园林植物——得益于撒向它们的纪念性的骨灰（不过，重组运动正努力扩充这份受益者的名单）。
罗宾·沃尔·基默尔（Robin Wall Kimmerer）在《编结茅香》（Braiding Sweetgrass）中写到“wiingaashk”，也就是北美洲奥吉布瓦（Anishinaabe）原住民心中神圣的茅香，如何教给我们有关索取与付出之间平衡的必要与美。
在西方传统中，存在着一种公认的生命层次结构，当然，人类高居塔尖，是演化的顶峰，造物的宠儿，而植物则屈居塔底。但在原住民的认知中，人类常常被称为“造物的幼弟”。我们都说，人类在如何生存的方面经验最浅，因此需要学习的东西也最多，我们必须向其他物种中的老师求教。它们的智慧在它们的生活方式中显而易见。它们以身作则。它们在地球上生活的时间比我们长得多，有大把时间把情况弄明白。
我们在扰乱古老的循环时，也不知不觉地将关键的养分倒在了它们最派不上用场的地方。无论是生是死，我们在消耗和生产之间的平衡已经出了大问题。作为人类世（Anthropocene epoch）中缺乏经验的生命仲裁者，我们可能造成失衡，而这种失衡反过来又会给我们带来麻烦。我们内部生态系统的紊乱，会通过疾病和抗生素耐药性来损害我们的健康。不该让人感到惊讶的是，在更大的尺度上，同样的不对称可能威胁到整个星球的健康。
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虽然磷对地球的福祉至关重要，但它仅仅是我们一生中许多“穿肠而过”并且在另一端仍有用的东西之一。对于巨型短面熊来说，摄入的养分可能大多来自腐烂的驼鹿或者鲜嫩的绿植。而我更偏爱本地汉堡快餐店的芝麻面包半熟汉堡，里面还有切达干酪、番茄、鳄梨和莳萝腌黄瓜。这或许不是最健康的选择，但汉堡让人意识到，我们作为现代杂食动物，如何从吃下的动植物中获取并吸收一系列碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维、维生素和矿物质。正如灭绝的巨动物群有助于我们了解我们如何将有用的原材料分散到很远的地方一样，更多当代物种正在帮助我们认识到，我们如何将复杂的食物分解成滋养或伤害我们的基本元素，这改变着我们内部生态系统的平衡，并重新塑造了我们周围的动植物群。
当我们开始通过咀嚼磨碎食物，用唾液中的酶软化它们时，消化就正式开始了。即使在这里，从口腔到肛门的这条管道的最前端，我们也没有完全了解我们的内部运作。2020年，荷兰研究人员惊讶地发现了一组“先前被忽视的”唾液腺，它们位于鼻子后面的喉咙深处。他们的报道继而引发了一场激烈的辩论，来讨论19世纪解剖学家究竟有没有发现这些腺体，以及它们到底会不会帮助消化，又或者它们发挥了某种更隐蔽的生理作用。我们的确知道，我们每天从多个地方可以产生出多达装得满两个酒瓶的唾液。这些唾液帮助我们把每一口食物，比如芝麻面包，混合成一个容易应付的球，或者叫食团。吞下这个紧凑的食团，却是人体最复杂的动作之一。一些专家认为，它可能涉及约30对肌肉和6组脑神经，另一些专家则说，真正的肌肉数量可能接近50对。
一旦食团从喉咙进入食管，从上到下的肌肉收缩就像一条传送带，将糊状食物通过括约肌送入酸液大桶，也就是我们所说的胃。1824年，一位名叫威廉·普劳特（William Prout）的英国医生兼化学家，从一只兔子的胃里分离出了盐酸（也叫氢氯酸），这引起了轰动，研究人员拿鸢和牛蛙等各种各样的动物做实验，这是最早证明他们在这些实验中描述的胃液含有强酸的证据。普劳特写道，他在野兔、马、牛犊和狗的胃里都发现了这种酸，而且“量都不少”。
9年后，一位名叫威廉·博蒙特（William Beaumont）的美国陆军外科医生偶然碰上法裔加拿大兽皮猎人亚历克西·圣马丁（Alexis St.Martin）时，证实了普劳特的发现，并为消化过程打开了一扇新的窗户——就是字面的意思。年轻的圣马丁在一次可怕的火枪伤后奇迹般地活了下来，这次受伤在他身体左侧留下了一个洞，一直延伸到胃部。博蒙特照料圣马丁直到他恢复健康，但随后他也充分利用这个口子，用成百上千次侵入性实验让圣马丁不胜其扰，圣马丁既是他的住家仆人，也成了他的小白鼠。在一次实验中，博蒙特将好几块牛肉、猪肉、面包和生卷心菜绑在一根丝线上，耐心地让它们通过洞进入圣马丁的胃中，然后每隔一段时间再拎出来，从而测定消化每块食物需要的时间。如果说博蒙特的《关于胃液的实验和观察，以及消化的生理学》（Experiments and Observations on the Gastric Juice，and the Physiology of Digestion）是有关胃肠道新见解的一个里程碑，它也是医学伦理的一个低点。
从这些和其他一些观察中，我们知道了唾液酶和胰腺酶，而不是胃酶，负责将面包中高含量的淀粉分解成糖类，比如麦芽糖，然后是葡萄糖，带来了来自汉堡的第一波能量爆发。不过，精粉面包缺乏麦麸和胚层的许多养分和纤维，这就是为什么它经常被饮食专家认为是“空热量”(3)的典型代表。
切达干酪和绞牛肉同样含有高卡路里，但它们差不多都以牛源性蛋白质和脂肪的形式存在。在胃里，含有盐酸的胃液开始让蛋白质变性，就像把一只纸鹤展开一样。复杂的三维形状被抚平成了更简单的形式，就更容易被撕开。从本质上来说，胃的化学物质可以部分“烹饪”牛肉，这和在牛奶中加入更弱的柠檬酸来做奶酪，或者通过在酸性的青柠汁中腌制生鱼或生虾来制作柠檬汁腌鱼、腌虾的原理都是一样的。
提前烹饪我们的食物可以进一步让消化变得简单。举个例子，烤或炸牛肉都可以分解蛋白质，比如结缔组织中的胶原蛋白，让肉质更嫩，更容易咀嚼。为了更进一步了解消化的一般生理过程，2007年的一项研究将缅甸蟒作为人类的替身（更确切地说是“替蛇”）。在野外，缅甸蟒属于巨动物群类别，以生吞山羊、猪甚至短吻鳄这类东西而闻名。在亚拉巴马大学的一个实验室中，16条年幼的蟒吃的则是来自美国塔斯卡卢萨县肉类市场“南部最佳肉”——精瘦的牛后腿眼肉。
在实验中，研究人员将蟒的更典型的食物与同等分量的生牛排、微波炉加工后的牛排、生牛肉碎，以及微波炉加工后的牛肉碎进行了比较。蟒消化生牛排需要最多能量，就和它们消化大鼠所需的一样多；消化生牛肉碎的能量需求更低，和消化煮熟的牛排所需的能量差不多；消化煮熟的牛肉碎时所用的能量最少。我们在咀嚼肉的时候就会磨碎它们。对我们人类的祖先而言，学会如何通过烹饪肉，将更多消化工作“外包”出去，可能让他们释放了更多能量用于其他活动，从而在演化的竞争中占得先机。
即便如此，分解牛肉和奶酪中的脂肪还需要胰腺产生的酶和肝脏分泌的胆汁（后者通常由胆囊分发）的额外溶解能力。在离胃进入小肠不远的地方，胆总管和主胰管在一块小括约肌处汇合，这块肌肉控制着一些东西的输送——那些被德国医生兼作家朱莉娅·恩德斯（Giulia Enders）比作洗涤剂的东西。“洗衣液能有效除渍，因为它在洗衣机滚筒运动的帮助下，‘消化’掉了衣物中所有富含脂肪、蛋白质或糖类的物质，让它们自由地随脏水一起被冲掉。”恩德斯写道。在肠道中，酶促作用将脂肪分解成甘油和脂肪酸等基本构件，将碳水化合物分解成单糖，并将蛋白质分解成氨基酸，让它们能够被大量吸收进血液。
我们胃肠道的更多细节来自和大量实验动物的比较。特别是，猪和我们在消化系统中有着相似的器官结构和排列，已经成了肠损伤和疾病的首选模型。猪和人的小肠内壁都布满了由绒毛和微绒毛凸起组成的巨大分形网络，这些绒毛就像粗毛地毯上的线，它们加在一起就像一块巨大的海绵。与绒毛相连的复杂的毛细血管吸收着氨基酸、糖、甘油、较小的脂肪酸，还有水溶性维生素和矿物质，而淋巴管的类似网络负责收集较大的脂肪酸和脂溶性维生素。这就是我们如何从流经胃肠道的液化食物中摄取所需的营养、能量和构建材料，从而形成自身的脂肪、蛋白质和其他分子的过程。
粪便中经常出现未消化的食物可能表明，正常情况下超高效的小肠，要完全吸收这些营养有些困难。比如，短肠综合征患者可能会因为吸收不良而让食物中的大部分能量流失，而臭气熏天和油腻或油性的粪便可能表明，胆汁或胰腺酶分泌不足导致了脂肪吸收不良。胆汁也可以提供一种颜色指标：在履行它帮助消化脂肪的职责完毕之后，胆汁的色素会渐渐降解成一种叫作粪胆素的化学物质，将黄绿色的肠道残余物在通往出口的路上变成棕色。但是，匆匆离开可能会阻止胆汁完全降解，让产出更偏黄色或绿色。
对乳糖不耐受的人来说，他们的小肠无法制造足量乳糖酶，这种酶可以帮助消化乳制品中的主要糖类。我和全世界约三分之二的成年人一样，已经成了部分乳糖不耐受，喝太多牛奶就会出现腹部痉挛、胀气和腹泻。患有乳糜泻的人则会对小麦（比如汉堡面包）中的麸质蛋白产生一种异常的免疫反应，这可能会损害小肠内壁，导致便秘或腹泻，以及其他症状。
典型的传送时间范围很广，平均而言，一份汉堡的约10%可能在吃下去一个小时里通过我的胃，而把汉堡的一半排空进入我的小肠可能需要两三个小时，女性所需的时间会更长。到达小肠后，可能还要花上6个小时左右，在长达16英尺的弯曲中蜿蜒前行，直到来到大肠（结肠）。然后，通过胃肠道的最后5英尺（猪体内这部分的形状像一个螺旋开瓶器，而人类的则像一个问号），速度会降到一种悠闲的爬行。这是件好事儿，因为结肠还有很多工作要做，比如吸收一些剩余的矿物质，像是切达干酪中的钙和锌，分解最后一点食物残渣，并调节肠道中电解质和水的平衡。
反过来，结肠的工作也因为一大批小帮手的出现而变得容易了很多。根据近期的估计，居住在我们胃肠道（主要是结肠）的数以万亿计的细菌定植者的数量，大约相当于我们自身的细胞总和。在人类的肠道中，一个可以支持多达数百种细菌的欣欣向荣的生态系统，已经在和我们共同演化了，它的复杂性可以和热带雨林相媲美。这处微观丛林不断变化并适应，来应付我们所吃之物、所住之处、我们有没有生病或者是否服用了抗生素，还有其他的环境影响。总之，研究表明，数千个细菌物种已经在世界各地的人们的肠道里定植。
科学家将整个微生物居民的社区（也就是我们的内部微生物组）比作一个“隐藏的代谢器官”。到目前为止，他们已经发现这个“器官”通过分解植物纤维和其他碳水化合物（比如鳄梨和番茄中的那些）来帮助消化食物，合成维生素K和所有8种B族维生素等养分，平衡免疫系统，识别真正的外部威胁，而又不会过度热衷于攻击我们自身的细胞。研究人员已经将失去平衡的微生物组，也就是微生态失调，与各种疾病联系在一起，从炎性肠病和高血压到糖尿病和肥胖症，无一不包。
我们才刚刚开始了解细菌的繁荣和它们的产物能做什么，但一些微生物群早已赫赫有名。在全世界许多地方，人类肠道和人类粪便中最常见的一个细菌属叫拟杆菌属（Bacteroides），它通过分解复合碳水化合物来喂养那些微生物邻居，保护我们免受病原体侵害。研究表明，这是人类免疫系统的一个主要调节器。不过，在相对罕见的情况下，如果这类细菌进入一个脆弱的部位，就可以成为一种机会致病菌(4)，入侵我们的细胞。大肠杆菌（Escherichia coli）是另一类“投机分子”。在一种形式下，它是一种相对良性的肠道居民，可以帮助消化并生产维生素，它们也是实验室最喜欢的实验生物之一，我进行博士学位研究的那间实验室就是如此。但在更具毒性版本或者叫菌株中，它也能变身成一类致命的攻击者，通过污染的食物或水展开入侵。
另一个广为人知的双歧杆菌属（Bifidobacterium）包括几十个物种，专门在肠道内发酵植物纤维和碳水化合物，而乳杆菌属（Lactobacillus）的物种则会释放乳酸，这是一种在母乳等食物中发酵碳水化合物的产物。乳酸菌通过释放乳酸以及抗菌肽和过氧化氢，积极地保护它们在肠道中的大本营（还有它们占据主导地位的阴道），让周围环境不再适宜病原微生物生存。
双歧杆菌属和乳杆菌属在婴儿的肠道中相当丰富，它们在发育和感染控制方面起着至关重要的作用。数千年前，我们的祖先学会了如何将这些细菌和酵母细胞采用的发酵策略化为己用，将山羊、绵羊、骆驼、奶牛、马和水牛的奶转化成早期版本的开菲尔(5)和酸奶。发酵可以降低牛奶的pH值，让食物具有一种并不会令人反感的酸酸的味道，同时让它们不会被其他微生物糟蹋。自打那时起，我们已经拓展到了发酵成千上万种食物和饮料，比如韩国辛奇、康普茶、味噌、德国酸泡菜、酸面包、意大利萨拉米香肠、啤酒、葡萄酒、干酪和一些泡菜（在酸性卤水中腌制是一个单独的过程）。当酵母或细菌产生乙醇和抗菌蛋白时，也会加进更多天然防腐剂。换句话说，我们如今喜欢的许多发酵食物，都是用最初在我们祖先的肠道里繁衍，并随大便排出的微生物专家的后代或变种制成的。
发酵专家罗伯特·哈特金斯（Robert Hutkins）说，如果经常食用，发酵酸奶中的活微生物（大多数研究的重点）能够通过释放会杀死其他微生物的产物，战胜肠道病原体，将平衡转向一种更有利的肠道组合。这些活微生物可以消化复合纤维，缓解乳糖不耐受引起的放屁和胃气胀。哈特金斯说，酸奶还是含有很多乳糖，发酵的微生物仅仅消耗了每杯酸奶中的一小部分糖类。那么，这是如何帮助我们这些乳糖不耐受的人的呢？他说，当我们喝酸奶时，其中的微生物为我们的小肠有效地提供了我们缺乏的乳糖酶，帮助将更多复合糖分解成更易吸收的单糖，也就是葡萄糖和半乳糖。几乎甚至完全没有完整的乳糖会在大肠中过度喂养其他产气细菌而制造麻烦。如果将来自酸奶的细菌裹在胶囊里，随牛奶一起吞下，也能达到一样的效果。
或许更惊人的是，微生物可能是通过不断训练免疫系统来帮助安抚它。免疫系统会定期进行敌我识别的检查，从而区分安全和不安全的物质。哈特金斯表示，引入体内的发酵剂一般都能通过检测，但通过触发免疫系统的筛选过程，它们会让免疫系统不去自找麻烦，而无意中攻击了那些不该攻击的对象，比如肠道。
让我们肠道微生物保持舒适的理由还有许多，其中之一是，它们帮助肠道细胞产生了人体95%的血清素分子。这些神经化学物质既能支配我们的情绪，也会影响肌肉收缩，我们需要肌肉收缩将未消化的残羹剩饭推向直肠。更多的水分、更大的体积或者二者兼备可以促进这些有规律的蠕动，并且男性的蠕动往往比女性更快一些。这种差异反过来也可能有助于解释，为什么男性的肠道转运时间似乎比女性要短。
如果你对自己的肠道节奏感到好奇，面包上的芝麻可以提供一个大致的标记。这是因为某些种子差不多可以完整地穿过人类消化道。类似树莓、黑莓、番茄和辣椒这样的植物，特别善于利用这种适应性：在熊、鸟类和其他动物留下的富饶的生长介质中，它们可以直接散播直系亲属。把一勺芝麻混进一杯水中喝下，留心它们什么时候开始在粪便中再次现身，就可以粗略估计出正常的旅程时间。顺便提一句，我可以报告一下我自己的芝麻先头部队在25小时后再次出现了，但在接下来的35小时里，还有落后队伍络绎不绝地到来。甜玉米也可以起到一样的作用，因为包裹着玉米粒的难以消化的纤维素外皮往往可以保持完整。我相当爱吃玉米，所以也试了这种计时方法，发现在4轮试验中，玉米粒的行程平均不到16小时。
如果不说纤维，任何关于屎和规律性的讨论都是不完整的，而且像鳄梨和番茄这样的食物中的纤维确实有助于让食物移动。小肠没办法很好地消化膳食纤维，这样一来，就可以让它们帮助清扫大肠。正是在我们肠道深处这里，粗糙食物才真正发挥了作用。生活在布鲁克林的注册营养师玛雅·费勒（Maya Feller）告诉我，除了加快转运时间，不溶性纤维还能降低糖的吸收速度，改善血糖水平。它可以帮助清除血液中的胆固醇和其他脂类，还能结合消化过程中形成的致癌物和毒素，把它们与我们的其他排泄物一起冲走。这意味着，屎可以和纤维合作，真正清除潜在有害的副产物。
通过喂养拟杆菌属等发酵剂，可溶性纤维可以帮助实现肠道微生物组的多样化。吃纤维的人的菌群非常繁荣，这至少可以部分抵消汉堡肉等食物的过量脂肪酸的潜在影响，这些脂肪酸可能会降低肠道多样性和有益微生物的丰度。费勒还注意到了纤维在帮助缓解肠道炎症方面的作用，肠道是人体中最大的免疫介质，也就是说，它可以减少整个身体的炎症。肠道就像拉斯维加斯的反面，在肠道发生的一切，并不会留在肠道。(6)“因此，如果我们看到人们胃肠不适，便秘，或者另一种极端情况腹泻，又或者肠道有炎症，我们就会想：‘好吧，那么系统的其他部分发生了什么？’”费勒说。
在我们蜿蜒的肠道走廊尽头，直肠出口实际上是两扇大门，也就是肛门内和肛门外括约肌。我们无意识的神经系统会放松和收缩内部大门，应对压力和体积的增加，而我们对外部大门有更直接的控制，这幸运地减少了许多意外发生。随着汉堡残骸的体积和压力上升，一则明确无误的信息来了：是时候打开两扇大门了；用一些研究人员的话说，排泄的行为是字面意义上地令人“舒畅”。
消化科医生阿尼什·谢斯（Anish Sheth）是《你的便便在说什么？》（What1001b3s Your Poo Telling You？）一书的合著者，他把这种感觉称为“解便嗨”（poo-phoria）。拉屎，尤其是排出大量粪便，能明显释放压力的积聚。但它也可能使直肠扩张，足以激活（从脑一直延伸到结肠的）迷走神经，并释放大量内啡肽，这也是性高潮时释放的化学物质。这种甜蜜的释放可以降低心率和血压，并引发一种头晕目眩的愉悦感。谢斯表示，这种瞬间的拉屎高潮甚至会让人上瘾。其他医生认为，这种舒畅的感觉可能涉及肛门和肛管中的一条神经，被称为阴部神经。一些专家推测，在男性中，这种运动也可能按摩前列腺。这是一个更多和肛交有关的众所周知的性高潮敏感点。
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嚯！那么在厕所里过了瘾之后，我们交付的究竟是什么？在这里，我们可以再一次向其他物种寻求指导。许多最迷人的答案并非来自巨动物群或实验室动物，而是来自我们粪便中微小的微生物，还有它们自身代谢和腐败的副产物。它们的微型世界同样是一个由捕食者和猎物组成的世界，一个充满竞争和复杂性的世界，一个充斥着各种生态位的世界，这些生态位在我们每个人的体内，随着条件的变化而转变。
人的屎略偏酸性，在健康的成年人体内，大约四分之三是水。为了确定剩下的四分之一的成分，世界各地的研究人员记录了志愿者的摄入，或者要求他们节食，仔细检查他们的产出。例如，1980年在英国进行的一项实验，检查了9位二三十岁男性的屎，这些人吃了三个星期的“标准英式饮食”（这在当时代表了Weetabix牌全谷麦片、牛奶、糖、橙汁、饼干和果酱、肉、蔬菜、水果、白面包加黄油，还有茶和咖啡）。对他们的粪便进行分类的复杂过程中，第一步是冷冻干燥去除水分，并用擀面杖压碎固体，在一个叫作均质器的塑料袋中与洗涤剂混合，然后过滤剩下的东西。
这项实验的一个发现是，虽然每个人的饮食都一样，但粪便质量和转运时间可能有多不一样。一位志愿者用了平均2天让他的食物穿肠而过，而另一位志愿者则花了将近5天才完成了胃肠道循环。梅奥诊所（Mayo Clinic）的研究人员在1996年进行的一项肠道研究中证实，肠道转运时间在个体之间不仅千差万别，而且男性的旅程明显要比女性快，特别是通过结肠的时间。这一观察与一些发现女性更容易便秘的研究不谋而合。这也是个很好的提醒，告诉我们为什么研究应该囊括各类人群：缺乏代表性的参与者，比如都是来自同一个国家、吃同样的东西、年龄相仿的男性，很容易让人曲解什么才是“正常”。
社会经济的多样性也是如此。2015年的一项综述回顾了约30个国家的研究并计算出，来自低收入国家的人每天的粪便重量中位数是高收入国家对应人群的两倍，这些低收入国家的人采用了更多基于植物的高纤维饮食，富含丝兰、小扁豆和黑豆等食物。在更富裕国家中，粪便重量的最低值和最高值也相差甚远，这可能是因为这些国家的居民拥有更广泛的饮食习惯。
令人惊讶的是，1980年在英国进行的研究依旧是为数不多勾勒出人类粪便固体的主要成分的研究之一。研究发现，至少就这9位男性来说，按重量计算，不溶性植物纤维占固体物质的17%左右。可溶性植物纤维和其他物质，比如未消化的蛋白质、脂肪和碳水化合物占到了24%。那么最大的赢家呢？是细菌，占了超过一半。其他研究认为细菌的比例要低一些，但在这个不同中饮食习惯可能起到了重要作用。
与纤维一样，吃了更多抗性淀粉（resistant starch）的人，比如豆类、糙米、绿香蕉和小扁豆中较难消化的碳水化合物，粪便中往往就包含更多微生物。这是由于猛烈的肠道细菌发酵着植物材料，而这些材料在我们自己的细胞“浅尝”过后仍旧留在了结肠里。不妨把这些细菌想象成在更新世的草原上啃着草的植食长角野牛。一项研究表明，人类粪便中近50%的细菌细胞，如果在肠道之外的地方找到了合适的家，仍然可以生存。它们有些是需氧菌，就像我们一样，需要氧气来生长。而另一些是厌氧菌，它们不需要氧气，在有氧的环境中甚至会死亡。然而，我们先前对如何让大多数肠道细菌在实验室重建出的栖息地中生存知之甚少，导致明显低估了它们的数量，直到几十年前，DNA测序开始揭示出它们的身份。
一个截然不同的肠道微生物的域被称为古菌，其中一些成员也以碳水化合物为食，但它们更类似于那些可以承受极端条件的驼鹿或驯鹿。一些古菌会在没有氧气的情况下，通过分解含碳分子产生甲烷气体。厌氧菌首先将碳水化合物发酵成它们的基本构件，然后由产甲烷菌接手，利用氢加二氧化碳等底物(7)来制造甲烷。这种多步骤的过程就是厌氧发酵，它在生产人源沼气的过程中可能相当有用。并非每个人都是甲烷的生产者，但1972年，《新英格兰医学杂志》（The New England Journal of Medicine）上发表了一项颇有助益的题为《漂浮的粪便——屁与脂肪》（Floating Stools-Flatus versus Fat）的研究，很有帮助地认为一种判断方法是观察你的大便能不能在水里浮起来而不是立刻沉到马桶底部。我可以自信地说，我的屎通常是浮着的。
就像生物医学版的“你击沉了我的战舰！”(8)，研究人员甚至对志愿者之前漂浮的粪便进行了脱气处理，目睹它们坠入水底。当然，这个简单的演示有一种更重要的意义：粪便中过多的脂肪可以作为一项指标，表明它没有真的被肠道吸收，这是几种肠道疾病的一个临床特征。但这项研究的结果表明，气体，尤其是甲烷，而不是脂肪，才是浮力背后的原因，而医生不应该视漂浮粪便为问题的一种迹象。
根据最近的估计，就像我们身体里有那么多细菌和古菌一样，我们体内可能也住着数量相当的病毒，这意味着肠道微生物的总量可能远超我们自身的细胞数量，至少达到了2∶1。像埃博拉病毒、脊髓灰质炎病毒、流感病毒这样的病毒，还有毁灭性的新冠大流行的病因新型冠状病毒，毫无疑问都是非常危险的。而幸运的是，通常构成我们内部集合（人类病毒组）的绝大多数微小病毒颗粒是无害的，至少对人类来说是这样。就像恐狼群围攻野牛一样，许多被称为噬菌体的病毒反而会跟踪并杀死肠道微生物。其他一些病毒会感染植物，比如辣椒轻斑驳病毒，它们大多是我们饮食中的偶然反映。事实上，辣椒轻斑驳病毒是人屎中最丰富的病毒之一，也是我们在环境中的什么地方待过的一种有用标记。
考古学家可以通过检查景观化石的遗迹，来推断史前生态系统的整体状况，同样地，医生通过检查我们的屎，就能推断出关于我们自身内部环境的大量信息。其中一些线索可能来自从肠道内壁剥离的肠道细胞，这是一类定期脱落的细胞，它们为无创活检提供了原始材料。病理学家可以检查脱落的细胞，或者提取它们的遗传信息，找出与结肠癌和其他疾病有关的异常。从被排出的大量细菌、古菌、病毒和真菌（比如酵母菌）中获得的更多DNA、RNA或者整个细胞，都可以提供疾病指标或者肠道居民的调查。绦虫、贾第虫和隐孢子虫等寄生虫的细胞或虫卵也能由此找到。
在我们（去卫生间或去远方）“释放”后，我们的屎的各种气味可以说出一些关于我们的其他故事。这都怪我们和我们的微生物居民在消化食物时释放的有机化合物。这些化合物中有许多相当有用。举个例子，一类被称为多胺（polyamine）的化学物质，包括尸胺、腐胺、亚精胺和精胺，都被认为有助于生物过程，比如帮助我们的细胞生长、成熟和增殖。
只不过，这些化合物中很多都是……呃……臭烘烘的。肠道微生物利用精氨酸这种氨基酸制造腐胺，就产生了腐肉的气味。进一步的分解过程可以将腐胺转化成亚精胺——你猜对了！这种物质在精子中相当丰富。反过来，亚精胺又可以转变成精胺。后两种分子是独特的鱼腥味背后的“功臣”，这种味道可能会让你在一场春日漫步中露出不可置信的表情。正如科学作家琪琪·桑福德（Kiki Sanford）热心地指出的，一些树木也会散发出“刺鼻的气味”（如果你把花粉看作精子的对应物，这就说得通了）。而尸胺的气味……呃……差不多就像你从它的名字中品出的那样。
另一种恶臭的成分，也就是粪臭素，是以粪便命名的；尽管一些研究人员坚持认为，这种纯化合物闻起来更像樟脑丸。这种有机分子会在细菌分解氨基酸色氨酸时形成。它天然存在于甜菜中，这是我最不喜欢的食物之一，并能通过一个有着糟糕的名字的过程糟蹋猪肉制品，这个过程被称作“公猪膻味”。不过，在量少的情况下，它闻起来也有花的香甜，这也是我们院子里的茉莉花散发出令人愉悦气味的一部分原因。一种合成版本的分子甚至被用在冰激凌和香水中，这让我怀疑“eau de toilette”（淡香水）(9)这个名字是不是太贴切了。粪臭素的一种近亲叫吲哚，它有一种极相似的气味，同样被描述为在剂量低时有令人愉悦的花香，而高剂量下则有类似樟脑球和霉味或腐臭的难闻气味。
但也许“情人鼻里出西施”。一组挪威研究人员在他们2015年发表的题为《吲哚——健康“内部土壤”的气味》的论文中表示，这种化合物的气味是一个未被重视的信号，它表明一切都在按部就班地工作。他们写道：“吲哚是微生物产生的信号物质的一个例子，这种物质对它们的宿主以及微生物组都有着积极的影响，气味正常的粪便可能是一种被低估的健康指标。”
或许会让你大吃一惊的是，对天然屎臭的真正贡献者一直存在着激烈的争论。在1987年的一项研究中，来自美国犹他州的三位研究人员认为，他们已经分离并确定了带来特定气味的化学物质，否则这些气味可能“由令人作呕的粪便恶臭所主导，而不被人类的嗅觉所察觉”。对粪臭素和吲哚的贡献嗤之以鼻的科学家，组建了一个由6名女性和4名男性组成的“气味专家组”，帮助嗅出研究分离出的另外三种化学物质的本质。“气味专家组”的研究结果让科学家得出结论，甲硫醚的化学家族成员可能是“粪便的恶臭和讨厌的气味”的罪魁祸首。
无论我们自身的产物的真正气味究竟更像腐烂卷心菜，还是死亡的恶臭，似乎无可争议的是，屎就像咖啡一样，其中充满了有机化学物质，这些物质可能会给气味增加一点自己的“风味”。英国布里斯托大学的其他研究人员从健康的志愿者，以及患有炎症性肠病溃疡性结肠炎、感染空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni）或者艰难梭菌（Clostridioides difficile）的患者的对照组粪便中，发现了近300种不同的产生气味的化合物。
由于微生物是产生这些化学物质的“幕后黑手”，某些种群的不平衡、崩溃或繁荣，都可能以明显的方式改变产生的气味。一项研究发现，对那些无法很好地吸收营养的儿童来说，肠道微生物部分消化了的食物可能会经历更高程度的发酵，在他们的粪便中往往有更多腐胺和尸胺。一项独立的研究还表明，以腹泻为标志的肠易激综合征的成年患者，同样存在这两种化合物水平更高的信号。无论是通过实验室设备还是疾病嗅探犬，识别这些化学特征都可以指出问题所在，并被证实能够挽救生命。
作为一个物种，甚至作为个人，我们可以基于新陈代谢和消化过程中释放的一系列化学和遗传标记，留下独特的名片，这也引起了考古学家和法医学家越来越多的兴趣。如果这听上去不可思议，别忘了，动物粪便的存在和提供的描述已经能告诉我们很多关于自然世界的情况。美国大沼泽地国家公园（Everglades National Park）里佛罗里达美洲狮的粪便，看上去就像混合着毛发和骨骼的黑色软绳，有助于确认白尾鹿是濒危猫科动物最喜欢的猎物，此外它们还会吃泽兔和浣熊。在亚利桑那的卡奇纳岩洞（Kartchner Caverns）中，我了解到，来自普通洞穴蝙蝠的粪便有时被称为液体“阳光”，因为它在维持一个独特的生态系统方面发挥着关键作用，这个生态系统包括了一种微小的以真菌为食的螨、其他一些捕食性螨、蝇类幼虫、蟋蟀和蜘蛛。一头灰熊在阿拉斯加的树林里拉屎，那一大坨略带果味的棕色粪便里裹着种子，引发了野生动物学家和公民科学家追踪动物领地和种群密度的热情。
当然，我们也正认识到，我们的产出可以作为其他形式的生命的输入，这是多么重要。在阿姆斯特丹的微生物博物馆，一个名为“屎的旅程”（Tour de Poep）的微生物互动式颂歌包含一个小型演示，展示了邻近的阿提斯皇家动物园（ARTIS Amsterdam Royal Zoo）里亚洲象的粪便是如何被制成堆肥的，这一过程受到韩国古代农业方法启发，并在日本以“波卡西”堆肥(10)的形式而为人所知。大象不再进行长途跋涉，边走边散播养分。因此，动物园管理员伸出了援手，在厌氧条件下（有点类似用于制作辛奇的过程），借助80种细菌和真菌的精选组合，对粪便进行发酵，从而创造出丰富的“超级堆肥”，用于种植草药、蔬菜和其他可食用的植物。收获的植物接着又成了大象和动物园里其他动物的食物，从而完成了循环。
你可能没觉得自己的屎像熊便或者象粪那般有趣，但它的作用也不小。作为地球上的主导动物，我们仍然有能力向其他物种学习，并通过重新加入自然循环，回收有限的养分和资源，来发挥我们的潜力。只要我们坚持，我们的集体水泵就不会枯竭。那么，为什么我们一直堵着它，浪费我们的废物，而不是为了共同利益重新利用它？
答案可能与我们无法破除长期以来的误解、无法摆脱根深蒂固的厌恶有很大关系，这些误解和厌恶与我们已经开发的有理论基础的创新知识和技术背道而驰。许多科学家认为，想要克服心理障碍，让我们内部世界和周围的世界达到更好的平衡，并减少对两者的更多附带伤害，关键是要找到破坏我们与自己的天然产出之间关系的那种深层厌恶的根源。
(1) 光合作用把光能转化为化学能的过程中，需要三磷酸腺苷（ATP）作为中间物，它的原料之一是磷。——编注
(2) 巨动物群（megafauna），栖居在特定区域的大型陆生脊椎动物群。——编注
(3) 空热量，即高热量却缺乏蛋白质、矿物质等基本营养的食物。
(4) 机会致病菌（opportunistic pathogen），指只有在寄居部位发生改变、机体免疫功能下降或其他条件改变时，才能引起疾病的细菌或真菌。
(5) 开菲尔（kefir），一种发源于高加索地区的发酵牛奶酒。
(6)“在拉斯维加斯发生的一切，就留在拉斯维加斯”是一句流传甚广的英文俗语。
(7) 底物，化学反应中酶所作用和催化的化合物。——编注
(8)“You sunk my battleship”最初来自20世纪一则棋盘游戏广告，后成为流行文化中一句流行语，常用来表达“接受被击败”的含义。此处为字面含义。
(9) eau de toilette来自法语，字面意思是“厕所的水”。
(10) 波卡西（bokashi）在日语中的意思是发酵过的有机物。——编注