我们的身体不仅仅是由人类细胞构成的——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，但科学家们仍在研究它们的具体功能及其如何帮助我们。
作者
- Alexandre Almeida
剑桥大学首席研究员
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——即肠杆菌科（Enterobacteriaceae）——如何保护我们免受有害细菌的侵害。这些细菌包括大肠杆菌（Escherichia coli，简称E. 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。
我们发现，我们的肠道环境——由饮食等因素塑造——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的微生物。我们发现，携带肠杆菌科的人群的肠道微生物组组成与不携带该类细菌的人群存在根本差异。
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）某人是否在其肠道中有肠杆菌科。这表明，我们肠道中的细菌类型与有害物种是否会占据主导地位密切相关。
进一步的研究揭示了两类细菌：一类是在肠杆菌科存在的条件下茁壮成长的“共栖菌”，另一类则是很少与肠杆菌科共同出现的“排斥菌”。
一种名为Faecalibacterium的排斥菌特别引人注目。它通过分解我们饮食中的各种纤维产生称为短链脂肪酸的化学物质。这反过来可以阻止有害细菌如肠杆菌科的生长。
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。它们之前已被证明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，共栖菌（与肠杆菌科共生的细菌）更具适应性。它们具有多样化的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，因为之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。
比益生菌更有效
我们的研究结果可能带来新的预防和治疗感染的方法，而无需使用抗生素。例如，我们可以通过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，新添加到肠道中的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。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。
未来的研究将整合更多工具，如代谢组学（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），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。通过更好地了解肠道内微生物如何相互作用和交流，我们可以开发更精确、非抗生素疗法来预防未来的感染。
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