我们的身体不仅仅由人类细胞组成，它还是数万亿微生物的家园，这些微生物存在于我们体内或体表。事实上，我们肠道中的微生物数量超过了银河系中的恒星数量。这些微生物对人类健康至关重要，但科学家们仍在研究它们的具体功能及其如何帮助我们。
在一项发表于《自然·微生物学》的新研究中，我和同事们探讨了某些肠道细菌如何保护我们免受有害细菌侵害——这类有害细菌被称为肠杆菌科（Enterobacteriaceae）。这些细菌包括大肠杆菌（Escherichia coli），少量存在时通常是无害的，但如果大量繁殖则可能导致感染和其他健康问题。
我们发现，我们的肠道环境——受到饮食等因素的影响——在控制潜在有害细菌方面起着重要作用。为此，我们分析了来自45个国家的超过12,000份粪便样本，利用DNA测序技术识别并量化每个样本中检测到的微生物。
结果显示，携带肠杆菌科的人群的肠道微生物组构成与未携带者有根本性的差异。通过分析这些微生物及其基因，我们能够以约80%的准确率预测某人的肠道中是否含有肠杆菌科。这表明，我们肠道中的细菌种类与有害物种是否占据主导地位密切相关。
进一步的研究发现了两类细菌：一类是与肠杆菌科共存的“共栖菌”，另一类是很少与其共同存在的“排斥菌”。其中，一种名为Faecalibacterium的排斥菌尤为突出。它通过分解我们饮食中的多种纤维产生短链脂肪酸，从而阻止肠杆菌科等有害细菌的生长。这些脂肪酸的存在是我们观察到的共栖菌和排斥菌之间最强的信号之一，之前的研究也表明它们具有广泛的健康益处，如减少炎症和改善肠道功能。
另一个有趣的观察结果是，共栖菌（与肠杆菌科共生的细菌）更具适应性。它们拥有分解不同营养物质的能力，并能在适合肠杆菌科生存的环境中存活。这尤其令人惊讶，因为此前在小鼠中的研究表明，食用相同类型食物和营养物质的细菌很难在同一肠道中共存。
这再次表明，肠道环境条件（如营养物质、pH值、氧气水平）是决定一个人是否会被肠杆菌科定植的主要因素。
相比益生菌更为有效
我们的研究结果可能带来预防和治疗感染的新方法，而无需使用抗生素。例如，我们可以增强排斥菌或制定支持其生长的饮食方案，而不是直接杀死有害细菌（这也会伤害有益细菌）。这一策略可能比直接服用益生菌更有效，因为新添加到肠道中的细菌此前被证明只能在肠道中存活有限的时间。我们还可以针对有害细菌赖以生存的特定途径，降低其威胁。
尽管我们的研究提供了新的重要见解，但仍有许多未知。许多地区，包括南美洲和非洲的部分地区，在微生物组研究中代表性不足，这限制了我们对不同人群中肠道细菌变异的理解。此外，虽然我们的研究突出了重要的模式和相互作用，但我们尚未完全理解这些关系背后的因果机制和机制。
未来的研究将结合代谢组学（研究微生物产生的化学物质）和转录组学（研究基因如何激活）等额外工具，以更清晰地描绘肠道生态系统如何为我们的健康服务。下一步应集中设计研究，测试特定类型的饮食（如高纤维饮食与低纤维饮食）是否会影响潜在有害细菌和其他疾病的长期发生率。
通过更好地理解肠道中微生物如何相互作用和交流，我们可以开发出更精确的非抗生素疗法，以保护未来免受感染。
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