定义与概念
微生物群（Microbiota）是指存在于多细胞生物体内或体表的微生物群落，包含细菌、古菌、原生生物、真菌和病毒。这些微生物在宿主免疫调节、激素代谢和物质能量代谢稳态中发挥关键作用。微生物组（Microbiome）可指特定生态位中微生物的集体基因组或微生物本身。进化过程中，微生物组与宿主形成协同单元，这种由表观遗传和基因特征共同组成的整体被称为全生物体（holobiont）。
宿主关系类型
微生物与宿主的关系包括：
- 共栖：微生物在宿主体内无害共存（如皮肤常驻菌群）
- 互利共生：双方获益（如肠道菌群合成维生素B）
- 寄生：对宿主有害（如致病菌）
正常菌群（normal flora）指在健康状态下存在的微生物群落，它们不仅无害，还能保护宿主免受病原体侵袭。
研究方法
靶向扩增子测序
通过16S rRNA基因测序分析细菌群落结构，利用其保守区设计引物扩增可变区实现分类鉴定。该方法无法达到种级分辨率，但可揭示菌群多样性。
宏基因组测序
直接从环境样本中获取基因组DNA，通过鸟枪法测序分析微生物功能潜力。该技术可解析微生物代谢通路（如KEGG数据库分析），但受限于参考基因组数据库的完整性。
关键研究领域
人体微生物组计划
2008年启动的美国国家卫生研究院项目，旨在鉴定健康与疾病状态下人体微生物组特征。五年期研究预算1.15亿美元，重点探索菌群变化与健康/疾病关联。
地球微生物组计划
全球性采样计划，目标是建立覆盖不同生态系统的微生物DNA数据库，通过20万个样本分析揭示微生物多样性及其生态功能。
医学意义
肠道菌群与2型糖尿病
糖尿病患者肠道菌群呈现：
- 乳酸杆菌（Lactobacillus gasseri）和链球菌（Streptococcus mutans）丰度增加
- 丁酸产生菌（如Roseburia intestinalis和Faecalibacterium prausnitzii）减少
丁酸代谢缺陷导致肠道通透性增加，引发内毒素血症（脂多糖水平升高），进而诱发胰岛素抵抗。丁酸代谢还通过影响5-羟色胺水平参与肥胖机制。
肠道菌群与癌症
高脂饮食通过胆汁酸代谢影响菌群结构：
- 次级胆汁酸脱氧胆酸（DCA）浓度升高
- 结直肠癌高发地区粪便中DCA水平显著升高
动物实验显示高脂饮食诱导的胆汁酸代谢改变会增加结直肠癌风险。
抗生素影响
抗生素使用导致：
- 儿童菌群多样性下降与BMI增加相关
- 成人菌群恢复需数月，真菌群落变化更持久
研究发现短链脂肪酸（丙酸、乙酸）等代谢产物可抑制白色念珠菌（Candida albicans）的致病性。
伦理问题
人体微生物DNA具有个体识别特征，匿名捐献的微生物数据可能泄露捐赠者的医疗信息和身份特征，引发隐私保护新挑战。
进化视角
全基因组理论认为微生物组与宿主共同进化，珊瑚礁研究表明微生物群落的快速适应能力可解释宿主对环境压力的抗性获得（如地中海珊瑚对维氏弧菌感染的抵抗力提升）。该理论为解释传统自然选择机制难以阐明的快速适应现象提供了新视角。
研究前沿
宿主-微生物互作
新生儿通过分娩方式建立初始菌群，剖宫产儿童可通过粪菌移植恢复正常菌群发育。母乳中的寡糖可调节婴儿肠道菌群平衡。
微生物组工程
利用无菌小鼠模型证实特定菌株可传递表型特征：
- 调节结肠调节性T细胞积累
- 影响宿主脂肪储存和代谢物浓度
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