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比银河系中的恒星还要多。这些微生物对人类健康至关重要，但科学家们仍在努力了解它们的具体功能及其对健康的帮助。
在一项新研究中，我和我的同事们探索了某些肠道细菌如何保护我们免受有害细菌的侵害——这些有害细菌被称为肠杆菌科（Enterobacteriaceae）。这类细菌包括大肠杆菌（Escherichia coli，简称_E. 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——受饮食等因素影响——在控制潜在有害细菌方面起着重要作用。
为了得出这一结论，我们分析了来自45个国家的超过12,000个粪便样本。通过DNA测序技术，我们能够识别并量化每个样本中检测到的微生物。我们发现，含有肠杆菌科的人群的肠道微生物组构成与不含肠杆菌科的人群有根本性的差异。
通过分析这些微生物及其基因，我们可以准确预测（约80%的时间）某人的肠道中是否存在肠杆菌科。这表明，我们肠道中的细菌种类与其是否会被有害物种占据密切相关。
进一步的研究发现了两类细菌：一类是在肠杆菌科存在的环境中茁壮成长的细菌（所谓的“共存菌”），另一类则是很少与肠杆菌科共同出现的细菌（“共排斥菌”）。
其中一种特别重要的共排斥菌是Faecalibacterium，它通过分解我们饮食中的多种纤维产生化学物质——短链脂肪酸。这反过来可以阻止有害细菌如肠杆菌科的生长。
我们观察到，在共排斥菌和共存菌之间，短链脂肪酸的存在是最强烈的信号之一。这些脂肪酸之前也被认为具有广泛的健康益处，例如减少炎症和改善肠道功能。
我们研究中的另一个有趣发现是，共存菌（与肠杆菌科共同生活的细菌）更具适应性。它们具有分解不同营养物质的多样化能力，并能够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，吃相同类型食物和营养物质的细菌很难在肠道中共存。
这再次表明，肠道环境条件（营养、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。
比益生菌更有效的方法
我们的研究结果可能会带来预防和治疗感染的新方法，而无需使用抗生素。例如，与其直接杀死有害细菌（这也会伤害有益细菌），我们可以增强共排斥菌或制定支持其生长的饮食方案。
这种方法可能比直接服用益生菌更有效，因为此前的研究表明，添加到肠道的新细菌只能在肠道中存活有限的时间。我们还可以针对有害细菌用于生存的特定途径，从而降低其威胁。
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带来益处。
此外，下一步应集中设计研究，测试特定类型的饮食（例如高纤维与低纤维）是否会影响潜在有害细菌和其他疾病的长期发病率。
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、非抗生素疗法来抵御未来的感染。
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