上个月，当科学家们发现一种以咖啡因维生新细菌时，引发了许多幽默的标题和导语。“细菌以咖啡因为生（像我一样）。”“如果你离不开一杯咖啡……”“你以为你以咖啡因为生？” 但在大家对现代生活对咖啡的依赖程度开怀大笑并了解了一些关于这种细菌的细节后，仍然有一个问题悬而未决。究其根本，为什么人类不能以咖啡因为生？
任何咖啡爱好者都能证明，咖啡因让我们兴奋，因为它能让中枢神经系统进入美妙、美妙的超速运转状态。当咖啡因分子渗入大脑并干扰神经递质时，血压升高，神经元工作加快，肾上腺素分泌激增。
但将一杯黑咖啡和拿铁的卡路里含量进行比较，就会发现人类在科学意义上并不是从咖啡因中获取能量。对于新发现的细菌嗜肉假单胞菌CBB5，以及科学家们多年来已知的几种相关细菌来说，这似乎不成问题，它们从咖啡因中获取了所需的所有卡路里。（我们以及这些喜欢咖啡因的细菌，也需要维生素和矿物质等营养素。但它们不是作为能量来源，而是用于生物反应。它们是机油，而不是汽油。）咖啡因乍一看似乎是一种相当普通的分子——含有大量的碳、氮和氧。那么，为什么我们不能从中获得真正的能量，以及那种兴奋感呢？
这个问题的一个答案是：我们为什么要从咖啡因中获取能量？虽然我们不常思考，但大自然中的大多数分子对人类消化系统来说都是无法获取的。人类在消化方面相当有限：脂类、碳水化合物和蛋白质是我们唯一的卡路里来源。我们吃进去的很多分子，我们都用不上。
以纤维素为例。纤维素是植物细胞壁的主要成分，也是水果和蔬菜中膳食纤维的来源。人类无法分解纤维素，因此它几乎完整地通过身体，我们并没有因此获得更多的能量。但牛、兔子和其他食草动物却能从中提取卡路里，因为它们的肠道里生活着能够产生酶的细菌，这些酶能将纤维素分解成其组成元素。具体来说，它们能解析关键的化学键（称为1,4-β-D-糖苷键），从而使分子的其余部分很容易被利用。
这与嗜肉假单胞菌CBB5 的做法类似。正如介绍了该细菌研究的爱荷华大学博士候选人 Ryan Summers 指出的那样，它拥有多种酶，能够对咖啡因进行我们无法做到的处理。具体来说，它会分解咖啡因分子核心的两个碳氮环。
咖啡因看起来是一种相当普通的分子。（摄影：Wikimedia Commons）
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人类肝脏中的酶负责处理咖啡因和其他药物，它们可以部分完成这个过程。它们可以像细菌酶一样，去除附着在环上的 CH3 基团。但之后，虽然人类会产生咖啡因衍生物，其中最简单的称为黄嘌呤，但细菌却保留了它们，将环分解成其组成元素并从中获取能量。
因此，咖啡因对我们来说不是能量来源的具体原因在于，我们没有能够进一步消化这些衍生物的“装备”。我们可以用它们做其他事情——通常，我们会给黄嘌呤加上一个氧原子，变成尿酸并通过尿液排出——但无法将它们分解。
然而，这并不意味着“以咖啡因为生”将永远只是一个比喻。正如 Summers 的导师 Mani Subramanian 指出的那样，我们身体的 90% 是细菌，而对人类微生物组（我们所有的细菌总和）的研究表明，就细菌多样性而言，我们就像一座真正的雨林。“我们消化系统或其他地方的某些细菌完全有可能降解咖啡因并从中获取能量，”他写道。“一旦完整的人类微生物组被测序，我们或许就能确定我们体内是否存在咖啡因降解菌。”
对于有探索精神的人来说，从这里推测出这些食咖啡因的细菌能让我们获得一些能量，或者使黄嘌呤更容易消化，这只需要几步——但这又是另一个故事了。现在，请啜饮您的咖啡，并感到满足吧。
