人类微生物组是指生活在人体内外的全部微生物（微生物群）以及这些微生物基因组的集合，它们共同构成了更广泛的人类基因组或宏基因组。构成人类微生物组的基因组包括细菌、古菌（原始单细胞生物）、真菌，甚至一些原生动物和非活性病毒。其中，细菌是数量最多的成员：据估计，仅细菌的数量就达到75万亿到200万亿个个体，而整个人体由大约50万亿到100万亿个体细胞组成。如此庞大的微生物数量表明，人体实际上是一个“超级有机体”，由人类细胞和微生物细胞及基因共同组成，融合了人类和微生物的特性。
人类微生物组的发现
首个科学证据表明微生物是人类系统正常组成部分的时间可以追溯到19世纪80年代中期。当时，奥地利儿科医生西奥多·埃舍里希观察到一种特定类型的细菌（后来被命名为大肠杆菌），存在于健康儿童和患有腹泻疾病的儿童的肠道菌群中。在此后的几年里，科学家描述了许多从人体中分离出的其他微生物，比如1898年发现的小韦荣球菌（Veillonella parvula），它是口腔、消化道、泌尿道和上呼吸道菌群的成员；以及1900年发现的双歧杆菌，属于肠道菌群的一部分。在整个20世纪，研究人员从鼻腔、口腔、皮肤、胃肠道和泌尿生殖道中分离并表征了许多其他微生物，将其视为人类微生物群的一部分。尽管自发现以来这一群体的概念经历了多种变化，但人类微生物组的概念及其深入研究主要是在21世纪的第一个十年形成的。
2007年后，人类微生物组的知识显著扩展，这一年启动了为期五年的国际项目——人类微生物组计划（HMP）。该计划旨在描述人体中发现的微生物群落，并确定每种微生物在健康和疾病中的作用。该项目利用全基因组测序技术成本下降的优势，使得无需在实验室培养即可从样本中识别微生物；该技术还促进了比较不同人体部位和不同人群微生物DNA序列的过程。在项目的前三年，科学家发现了人类微生物群的新成员，并表征了近200种不同的细菌成员物种。
微生物多样性
据估计，人类微生物群可能由总共900到1000种不同的微生物组成，形成了一个极其多样化的微生物基因组集合。这种多样性不仅体现在不同人之间，也体现在同一人的不同身体部位之间。例如，有研究表明，手掌表面通常可容纳超过150种不同的细菌，其中仅有17%是同一个人双手共有的，而仅有13%是不同人之间共享的。
人类肠道是另一个以高微生物组多样性和丰度为特征的部位。在一项针对124名欧洲人的研究中，研究人员分离出了约330万个微生物基因。其中许多基因代表了经常出现在人体肠道中的细菌种类，至少有160种被认为存在于每个人的肠道中。鉴定这些频繁出现的物种对于定义所谓的常见细菌核心至关重要，这使科学家能够探索人类微生物组与饮食、文化和基因型（遗传构成）等因素之间的关系。
人类微生物群的作用
大多数人类微生物群成员对人体有益，赋予了人类原本不具备的特性。例如，某些存在于人类肠道中的微生物可以从摄入的食物中获取营养，同时帮助分解食物或防止有害细菌在肠道中定植。然而，人类微生物群中也有许多微生物与致病（引起疾病）生物密切相关，或本身具有成为致病生物的潜力。这些微生物包括葡萄球菌属、链球菌属、肠球菌属、克雷伯菌属、肠杆菌属和奈瑟菌属的细菌。
艰难梭菌感染是说明人类微生物组与健康和疾病关系的重要性的有用例子。艰难梭菌感染表现为严重复发性腹泻、腹痛和恶心，最常发生在医院接受抗生素治疗的人群中。抗生素会杀死或抑制致病菌的繁殖，同时也会导致正常人类微生物群落发生显著变化，从而可能导致先前建立的菌落被其他潜在致病菌落取代。在艰难梭菌感染的情况下，研究人员发现可以通过粪便移植有效治疗该感染，即将健康人的粪便转移到患者体内，从而恢复有益的肠道微生物群。
科学家在研究肥胖症时发现，与正常体重者和接受过胃旁路手术的人相比，肥胖个体中普雷沃氏菌和厚壁菌门细菌以及产甲烷古菌的数量显著增加。科学家怀疑这些微生物在从食物中提取碳水化合物方面比主导正常体重个体肠道菌群的微生物更高效。额外的营养随后以脂肪的形式储存在体内。
对人类微生物组的持续研究预计将不断揭示人类生理学尤其是营养学的基本方面。对营养需求的更好理解可能会导致饮食建议和食品生产的变化。此外，关于人类微生物组的信息可能会带来针对各种人类疾病的新诊断技术和治疗方法的发展，以及基于人类微生物群成员产生的物质（如酶）的工业产品的开发。
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