我们的身体是数十亿微生物的家园,这些微生物主要存在于胃肠道中(占99%,重量可达2-3公斤)。据估计,每1个人体细胞大约有10个微生物细胞,每1个人类基因大约有100个微生物基因。
人体基因组由约23,000个基因组成,而我们的微生物组编码了超过300万个基因,这些基因产生了数千种代谢物。这意味着超级生物体在人体中扮演着重要角色。尽管经常互换使用,但“微生物群”和“微生物组”这两个术语具有完全不同的含义。
微生物群:特定环境中存在的微生物集合,例如“肠道微生物群”指的是肠道内的微生物群。
微生物组:微生物携带的基因集合,即所谓的“活动场所”。
微生物组在其栖息地中执行许多基本功能,研究人员现在才开始发现其作用的背景及其重要性。微生物组就像一个额外的器官,利用摄入食物中的营养物质来生产多种化合物,例如维生素、短链脂肪酸(SCFAs)、必需氨基酸。
独特的“指纹”
每个人都有自己独特的微生物群——就像个人指纹一样——这意味着肠道微生物群的组成主要是每个个体独有的,类似于身份证。我们是如何获得这个“包裹”的?它在“旅程”中会发生什么变化?婴儿在通过产道和与父母或医疗团队的皮肤接触时开始定植微生物。在这个阶段,人类微生物群开始发展,最初是一个动态生态系统,在最初的2-3年内趋于稳定。在整个生命过程中,我们的微生物组成在多样性和丰富度上都会发生变化。
微生物组研究至今仍在不断产生令人惊讶的结果。
细菌和其他元素
在胃肠道中有一个多样化的、以细菌为主的社区。细菌已经被非常彻底地研究过,科学家们在肠道中发现了超过1,000种细菌。虽然有一些物种在大多数人口中普遍存在,但肠道微生物群的整体组成取决于多种因素。
我们的友好细菌
两种厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)构成了90%的肠道微生物群。这是一个有趣的过程,厚壁菌门成员能够高效地将我们食物中的不可消化纤维分解为短碳水化合物或简单糖分子。这些分子被迅速吸收并储存为脂肪。一个以厚壁菌门为主的人可以从每餐中多吸收高达12%的热量。另一方面,如果一个人的饮食中糖分超过了身体所需,拟杆菌门会识别到这种多余的糖分,并直接在肠道中将其封装。这使得多余的糖分可以通过粪便排出。迄今为止,只有少数研究调查了微生物组中的病毒成分(或病毒组)。
病毒组是指存在的所有病毒遗传物质。除了病毒,真菌也是微生物组的一部分,被称为真菌组。真菌组占总肠道微生物群的不到2%,是胃肠道的重要组成部分。关于什么是与健康相关的微生物组,目前还没有共识。与健康相关的关键因素包括物种丰富度和/或多样性、抗逆性、灵活性和时间稳定性,以及肠道微生物基因丰富度。
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