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，这些微生物存在于我们体内或体表。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。这些微生物对人体健康至关重要，但科学家们仍在研究它们具体的功能及其对人体的帮助。
在一项发表于《自然·微生物学》的新研究中，我和同事探讨了某些肠道细菌——特别是肠杆菌科（Enterobacteriaceae）——如何保护我们免受有害细菌的侵害。肠杆菌科包括大肠杆菌（Escherichia coli，简称E.coli），少量存在时通常是无害的，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——受到饮食等因素的影响——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个国家的超过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检测到的微生物。结果显示，含有肠杆菌科的人群的肠道微生物组组成与不含该菌群的人群有根本性的差异。
通过对这些微生物及其基因的分析，我们可以准确预测（约80%的时间）某人是否在其肠道中含有肠杆菌科。这表明我们肠道中的细菌种类与有害物种是否能占据主导地位密切相关。
进一步的研究揭示了两类细菌：一类是与肠杆菌科共同繁荣的细菌（即“共栖者”），另一类是很少与之共存的细菌（即“排斥者”）。其中，一种名为Faecalibacterium的排斥者细菌特别重要。它通过分解我们饮食中的各种纤维产生化学物质——短链脂肪酸，进而阻止像肠杆菌科这样的有害细菌生长。
这些脂肪酸的存在是我们观察到的共栖者与排斥者之间最强的信号之一。它们还被先前的研究认为具有广泛的健康益处，例如减少炎症和改善肠道功能。
另一个有趣的发现是，共栖者（与肠杆菌科共同生活的细菌）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。这一点尤其令人惊讶，因为之前的小鼠研究表明，食用相同类型食物和营养物质的细菌在肠道中共存会非常困难。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（这也会损害有益细菌），我们可以增强排斥者的数量或设计支持其生长的饮食。
这种方法可能比直接服用益生菌更有效，因为新添加到肠道中的细菌通常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间肠道细菌差异的理解。
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因果机制。
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（研究基因的激活情况），以更清楚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饮食）是否会影响潜在有害细菌和其他疾病的长期发病率。通过更好地了解微生物在我们肠道中的相互作用和通信方式，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。
(全文结束)
