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。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作用及其如何帮助我们。
在一项新研究中，我和我的同事们探讨了某些肠道细菌如何保护我们免受有害细菌（如肠杆菌科细菌）的侵害。肠杆菌科细菌包括大肠杆菌（Escherichia coli）。少量的大肠杆菌通常是无害的，但如果其数量过多，则可能导致感染和其他健康问题。
为了得出这一结论，我们分析了来自45个国家的12,000多个粪便样本。通过DNA测序技术，我们能够识别并量化每个样本中的微生物。我们发现，携带肠杆菌科细菌的人群的肠道微生物组构成与不携带该类细菌的人群有显著差异。
通过分析这些微生物及其基因，我们能够准确预测（约80%的时间）某人是否在其肠道中有肠杆菌科细菌。这表明我们肠道中的细菌类型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种细菌群：一种是与肠杆菌科细菌共存的细菌（称为“共存菌”），另一种是很少与之共存的细菌（称为“排斥菌”）。
其中一种特别重要的排斥菌是Faecalibacterium。它通过分解饮食中的多种纤维产生短链脂肪酸等化学物质，从而阻止有害细菌如肠杆菌科细菌的生长。
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（研究基因的激活情况）等工具，更清晰地描绘肠道生态系统如何为我们的健康带来益处。
另一项有趣的观察结果是，共存菌（与肠杆菌科细菌共存的细菌）更具适应性。它们具有多样化的营养分解能力，并能够在适合肠杆菌科细菌生存的环境中存活。
这尤其令人惊讶，因为之前在小鼠身上的研究表明，食用相同类型食物和营养物的细菌很难在同一肠道中共存。
再次证明，肠道环境条件（如营养、pH值、氧气水平）是决定一个人是否会受到肠杆菌科细菌定植的主要因素。
我们的研究结果可能为预防和治疗感染提供新方法，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），我们可以增强排斥菌或设计支持其生长的饮食方案。
这种策略可能比直接服用益生菌更有效，因为之前的研究表明，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具体途径，使其威胁减小。
尽管我们的研究提供了新的重要见解，但仍有许多未知之处。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原因和机制。
未来的研究将结合代谢组学和转录组学等工具，更清晰地描绘肠道生态系统如何为我们的健康带来益处。下一步应集中于设计研究，测试特定类型的饮食（如高纤维与低纤维）是否会影响有害细菌和其他疾病的长期发病率。
通过更好地了解肠道中微生物的相互作用和交流，我们可以开发更精确的非抗生素疗法，以保护未来免受感染。
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