寄生在我们体内和体表的大量微小微生物的数量大约是我们人体细胞的十倍，它们在关键的日常功能中发挥着重要作用。 其中绝大部分生活在肠道中，帮助抵御有害细菌并辅助消化。 但随着科学家们确定实际存在的微生物种类及其功能，他们发现这些微生物在人类健康中发挥着比之前认为的更大的作用——甚至有时可能比基因本身施加更大的影响。
一个包括深圳华大基因研究院（BGI-Shenzhen，前身为北京基因组研究所）的秦俊杰和王俊的团队，完成了一份约 330 万个人类肠道微生物基因的目录。 这项工作于 3 月 4 日发表在《自然》杂志上，进一步扩充了肠道物种的普查范围——尽管远未完成。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
王俊说，330 万个基因“远超出了我们最初的预期”。 考虑到丹麦和西班牙科学家采样的 124 名个体中，微生物群往往非常相似，这个数字尤其令人惊讶。 该团队测序了 5760 亿个碱基对，远大于过去研究发现的 30 亿个碱基对。“这些细菌具有对我们健康至关重要的功能：它们合成维生素，分解某些化合物——这些化合物无法被人体吸收——[并且]在我们的免疫系统中发挥着重要作用，”王俊指出。
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另一个由埃默里大学的安德鲁·格维尔茨 (Andrew Gewirtz) 领导的团队，将注意力转向了一种特定的宿主基因，该基因似乎会影响这些肠道居民。 他们发现在小鼠中，一个关键基因的缺失导致微生物群落发生转变，胰岛素抵抗、肥胖以及所谓的代谢综合征（这些疾病的集合）的其他症状也随之增加。
格维尔茨和他的同事研究了通过基因缺陷培育的小鼠：即 Toll 样受体 5 (TLR5) 的缺失，TLR5 与免疫反应有关。 他们想了解这可能会如何改变微生物肠道群落和代谢健康——并试图了解这些变化发生的顺序。“肥胖与胰岛素抵抗和 2 型糖尿病有关，”格维尔茨说。 但“哪个先发生尚不完全清楚。”
正如研究人员在 3 月 4 日《科学》杂志在线发表的论文中所述，他们发现没有 TLR5 基因的小鼠——即使在限制饮食的情况下——仍然表现出胰岛素抵抗，这表明这种情况可能导致肥胖，而不是相反。 但如果允许这些小鼠随意进食，它们的食物摄入量比同类小鼠多 10%，并且到 20 周大时，体重指数高出 20%。
许多研究人员和公共卫生官员将当代食品的普及（和成分）、日益久坐不动的生活方式以及人类遗传学归咎于代谢综合征病例的增加。 但这项小鼠研究表明，情况可能并非如此简单。“过度饮食的倾向可能源于更可能是生理性的变化，”格维尔茨说。
格维尔茨和其他人提出，炎症——结合肠道微生物组的变化——可能正在驱动这个循环。 炎症会改变肠道微生物的特性，在某些情况下，会使从食物中提取更多卡路里。 但是，格维尔茨说，“我们不知道哪个先发生”，是炎症正在改变微生物群，还是反之亦然。 他还认为，这些发现将适用于人类，并且已经开始一项调查，比较患有代谢综合征的个体与健康对照组的基因和微生物谱。
尽管更全面地掌握微生物遗传学有望进一步促进健康，但仍有许多未知的重大问题。 科学家们仍然不确定这些微生物群落如何在每个人的肠道中建立自身，以及何时建立。 “每个人出生时都是无菌的，”格维尔茨说，并指出定植始于出生时，但何时达到相对稳定尚不清楚。 如果肠道微生物群对疾病有很大贡献，那么这些群落最近的变化可能有助于解释发达国家患者群体和腰围的扩大。
王俊和他的同事已经尝试追溯人类肠道微生物群的组成。 但他们的目标是收集更大的遗传数据。“我们的梦想是建立一个参考基因组库，”王俊说。 他指出，一旦出现关于这些肠道遗传学的更确凿的数据，针对微生物的疗法很可能会迅速跟进。