细菌是地球上所有生命形式的核心，是构成生物体的基本要素。
线粒体（存在于大多数生物体中，负责细胞能量生成）和叶绿体（植物中的太阳能收集器）均可追溯至其细菌祖先。这些特化微生物为我们在其中生活的生物多样性奠定了基础。
微生物是所有多细胞生物的组成部分，在生命活动中执行多种关键功能，包括营养消化和信号传递过程。作为生物体不可或缺组成部分的微生物被称为微生物组。微生物组广泛存在于从简单的水螅到复杂的人类、大象和树木等各种生物中。
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人类微生物组
微生物从人类发育的最初阶段就存在，并在人体功能中发挥重要作用。人类微生物组由存在于人体内外的病毒、细菌和真菌组成。
尽管这些微生物一直是人体解剖结构的一部分，但直到最近借助分子成像工具和下一代基因测序等技术进步，我们才得以观察到它们。现在我们可以直观了解这些微生物实体如何运作并执行关键任务。
微生物组可能是你从未听说过的最大器官，重达三公斤。人类微生物组是最大的器官之一，在成人中重约二至三公斤。尽管它不可见，但微生物组会通过偶尔的声响和气味表明其物理存在。
微生物组赋予我们独特的生理特征。微生物组的构成在生命周期中会发生变化，其组成数量和多样性的减少与疾病和衰老密切相关。事实上，健康个体和百岁老人体内的微生物伙伴多样性远高于不健康个体。
位置特异性功能
微生物组与人体内各种器官和谐协作，保障人体正常运作。例如，皮肤表面的微生物可抵御机会性细菌和病原体的入侵。这些微生物还有助于伤口愈合、增强免疫系统并产生对体内及神经系统通信至关重要的挥发性信号分子。
肠道容纳了最丰富的微生物群落，若无微生物协助，将无法履行消化功能。肠道微生物拥有一系列专门用于消化复杂碳水化合物和提取食物营养的酶类。一个人一生中平均消耗高达60吨食物。缺乏微生物的消化道将需要更多食物，这是全球难以承受的负担。
肠道微生物还产生维生素B12（对代谢活动至关重要）、激素、神经递质以及多种维持正常身体功能的代谢物。它们还深刻影响口服药物的作用效果——药物首先与肠道微生物组相互作用，之后才到达目标部位。
来自微生物组的分子实体，如短链脂肪酸，是我们正常发育过程的重要组成部分。
微生物对个体和其在体内的位置均具有特异性。例如，油性前额往往是丙酸杆菌的首选栖息地，而湿润的鼻腔则主要由棒状杆菌占据。胃部栖息着耐酸细菌，结肠则容纳厌氧微生物。
理解微生物组
这个隐形器官受多种因素调节，包括遗传背景、地理环境、饮食习惯和生活方式。尽管微生物组指纹识别技术尚处起步阶段，但明确的是，城市居民体内的微生物群落与农村居民存在显著差异。如同其他器官，微生物组细胞成分的紊乱（称为菌群失调）可能引发肥胖、肠易激综合征、皮炎和神经失衡等多种疾病。其中部分疾病可通过调节微生物平衡的益生菌和益生元治疗。
尽管这个庞大的隐形器官近年才被清晰观察到，但对其功能的深入解析及其起源的理解，有望在医疗保健、健康教育、营养科学和个人特质领域带来重大变革。
识别每种微生物成分及其功能将实现基于微生物类型的个体分类，其革命性潜力堪比二十世纪血型的发现。微生物指纹识别将引发健康质量和医疗服务模式的根本转变。
对特定微生物群落的调控与优化——即微生物组工程——将改善健康状况、促进器官再生、优化生理特征并开发更有效的药物。
用于皮肤疾病的微生物补充乳霜和微生物强化营养补充剂已被广泛宣传为个性化疗法。追踪微生物及其代谢物可能成为识别个体甚至预测行为的常规分子策略。
我们正处于一场可能重塑社会的健康革命的黎明。
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