小鼠的胃里有细菌、病毒和真菌的丛林——我们也是如此。这些微生物帮助小鼠和我们分解食物。正如我们所发现的，这些细菌也有助于调节免疫系统。但我们才刚刚开始了解这些微小的生物体如何影响我们，以及改变它们的组成如何改变我们。
为了找出答案，哈佛医学院丹尼斯·卡斯珀实验室的博士后研究员河村春和她的同事试图用完全人类的肠道微生物群来饲养小鼠。
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人类微生物在小鼠肠道中表现良好（研究人员可以通过培养这些小鼠的粪便颗粒来判断）。 然而，有趣的是，具有这些微生物的小鼠并没有：它们的免疫系统仍然发育不全。 即使研究人员将大鼠微生物群给予小鼠，小鼠的免疫系统也未能成熟。研究结果发表在6月22日出版的《细胞》杂志上。
芝加哥大学医学教授尤金·张说，这些发现“可能是我见过的最明确的”。他没有参与这项新研究。 他说，它们表明“宿主和肠道微生物之间存在关键且特定的关系，这对于宿主免疫反应的正常发育是必需的”。
研究结果支持了我们人类与我们的微生物共同进化的观点——而且没有它们，我们可能就不一样了。 张说：“合作伙伴的选择不是偶然的。” 这可能解释了为什么当我们通过抗生素和超级干净的成长环境来改变我们的微生物群时，我们的免疫系统也在发生变化，从而导致自身免疫性疾病（如过敏和糖尿病）的发生率增加。 他指出：“结果是，我们和我们的微生物之间通过进化确定的平衡被以影响我们健康的方式打破，并增加了以前不常见的许多疾病的风险。”
从无菌开始
对于这些实验来说，从无菌开始是关键。 这些超洁净的小鼠群落已经生活了几年——并且经历了许多代——甚至没有与实验室环境接触，因此它们的胃仍然处于产前状态（与人类一样）：没有微生物。
无菌小鼠设施的优点是，由于动物的笼子密封在密封区域中，因此气味比装有标准笼养实验小鼠的房间好得多。 缺点是它们需要很多照顾。 工具、食物、垫料和水必须通过高压灭菌器进行消毒，并通过双阀密封引入。 实验室技术人员和研究人员将戴着塑料手套的手伸入笼子，这些手套内置在类似于免疫缺陷大卫·维特（被称为“泡泡男孩”）短暂一生中居住的围栏的透明罩中。 在实验室开始工作一年后，河村春结婚了。 她说，或许比食物、鲜花和宾客名单更重要的是，她主要围绕小鼠计划了这次活动。
河村春和她的研究人员同事对如果这些小鼠获得非小鼠微生物群会发生什么很感兴趣。 为了比较不同微生物群组成的反应，河村春随后可以给这些无菌小鼠人类、小鼠或大鼠微生物群（通过喂食从粪便中培养的微生物群）。 一组保持无菌状态作为对照。
在几代小鼠在这些微生物群中长大后，内部的物理差异变得惊人。 取出小肠、大肠和盲肠（消化道的一部分），你会看到无菌小鼠的盲肠增大且颜色更深。 这可能是因为它不得不扩张以努力在没有健康的正常肠道菌群的情况下提取足够的营养。 在小鼠的小肠中，通常有 9 到 12 个淋巴结，可以看作是免疫细胞（如 B 细胞和 T 细胞）聚集的小凸起。 在正常小鼠中，淋巴结很容易看到，但在无菌小鼠中，每个淋巴结都很小且难以看到，表明它们的免疫系统发育不良。 同样，具有大鼠微生物群的小鼠的免疫系统也不成熟。
犹他大学医学院助理教授琼·朗德说：“这篇论文表明，不同的物种对它们的宿主有不同的作用。”她没有参与这项新研究。 “宿主可能具有针对特定微生物物种的“专门受体”，这些受体提示宿主体内某些全身反应。 但研究人员仍在寻找这些受体可能是什么。
清洁与疾病相邻？
新发现并没有为卫生假说提供明确的肯定或否定答案，卫生假说认为，幼年时期缺乏接触细菌会导致以后的健康状况较差。 但是，河村春说，“我们认为它可以为卫生假说增加另一个维度：不仅仅是接触任何细菌；而是接触正确的细菌。” 她在谈到人类特异性微生物时说，免疫相关疾病的增加可能是因为“我们错过了正确的微生物，好的微生物”。
另一份最近的报告（由人类微生物组计划在本月早些时候发布）表明，我们的微生物群不仅对我们作为一个物种来说是独一无二的，而且很可能对我们作为个体人类来说也是独一无二的。 对来自 242 名健康成人的 15 到 18 个部位的微生物的调查发现，微生物种群差异很大。
河村春的合著者卡斯珀的一项研究表明，无菌饲养的小鼠可以在出生后的最初几周内通过某些微生物“挽救”它们的免疫系统。 这是否适用于人类还有待观察。 目前的文献表明，在人类婴儿中，肠道微生物群在出生到大约三岁之间经历了许多转变。
微生物群在免疫系统中的密切作用也可能对疫苗功效产生影响。 在美国和欧洲使用的许多儿童疫苗有时对发展中国家的儿童效果不佳。 因此，任何影响微生物群的因素，无论是营养不良、毒素还是寄生虫，都可能影响免疫系统的发育程度
这些发现也对实验室中的微生物群研究具有影响。 朗德说：“作为研究人员，我们中的许多人使用小鼠来模拟人类疾病。” 广泛地纵观整个动物王国，科学家们看到“小鼠和人类具有非常相似的微生物群”，但这些发现对于显示这些微生物群落的功能差异至关重要。 研究人员需要意识到，小鼠对人类进化的物种没有相同的反应。
当然，对小鼠的研究将继续进行。 朗德正在研究特定种类的微生物以及它们如何单独影响宿主——以及宿主如何塑造那里的微生物。 她说：“我认为我们正处于弄清这一点的风口浪尖。” 这可能对个性化医疗有益。