纽约，纽约州 — [2026年5月19日] — 西奈山医学院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）及其合作者的研究人员发现，许多肠道细菌采用灵活的生存策略来应对抗生素和饮食变化等干扰。
该研究发表在5月19日在线版的《细胞宿主与微生物》杂志上（DOI: 10.1016/j.chom.2026.04.019），研究表明微生物可以通过在功能状态之间切换，而非仅仅依赖基因突变，来尝试在变化的条件下生存。这些发现揭示了微生物组生物学中一个此前未被察觉的层面，并可能有助于解释为什么益生菌和粪便微生物群移植（FMT）在不同个体中产生不一致的效果。
研究人员表示，人类肠道微生物组不断受到药物、疾病和饮食变化的干扰。然而，它通常能够恢复。到目前为止，科学家们主要将这种韧性归因于随时间积累的基因突变。
"我们的研究表明还有另一种机制在起作用。即使在一组基因完全相同的细菌中，也存在一小部分细胞处于不同的表观遗传状态——即DNA上的化学标记在不改变遗传密码本身的情况下改变基因的开关方式，"西奈山医学院遗传学和基因组科学教授、基因组AI与微生物组医学中心主任、该研究的高级作者和通讯作者方刚博士说道。"这意味着某些细胞本质上已经预先编程为对压力做出不同的反应，当条件突然改变时，这为整个群体提供了内在的生存优势。"
当引入抗生素等压力源时，这一小部分细胞可以迅速成为主导，因为它已经准备好生存。当条件再次改变时，种群可以恢复原状。这种可逆策略，称为"风险分散策略"，使微生物群落能够快速适应不确定性。
虽然在致病细菌中已经观察到风险分散策略，但这是首次研究表明它在构成健康人类肠道的有益微生物中广泛存在。
这一发现对人类健康有几个重要影响：
- 益生菌：益生菌胶囊中的细菌可能与其在肠道中成功定植的细菌处于不同的功能状态——这可能解释了效果不一致的原因。
- FMT治疗：供体和受体之间这些表观遗传状态的差异可能影响微生物群移植的效果。
- 抗生素恢复：一些肠道细菌可能并非因为具有基因抗性而存活于抗生素治疗，而是因为一小部分细胞已经处于保护性的表观遗传状态，使得治疗结束后能够快速恢复。
研究人员表示，从长远来看，理解和潜在控制这些可逆开关可能会带来更有效的基于微生物组的治疗方法。
该研究结合了先进的DNA测序、大规模数据分析和实验室实验。科学家使用长读长测序技术分析了婴儿在抗生素治疗前后的粪便样本，以及FMT供体-受体对的样本。这种方法使他们能够同时检测遗传结构和表观遗传修饰。
随后，他们分析了来自先前已发表研究的2,300多个微生物组样本，以确定这一现象在不同个体和细菌种类中的普遍性。
为了详细了解这一机制，研究团队分离了一种有益的肠道细菌——嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila），并追踪了其表观遗传状态如何因不同抗生素而改变——确定了参与此过程的一个特定基因。
"我们的工作首次系统地证明了人类肠道微生物组中的表观遗传风险分散策略。它还确定了一个控制有益细菌中这种开关的特定基因，并表明该过程是可逆的——根据抗生素暴露的类型向不同方向转变，"方博士说。"我们惊讶于小亚群能够如此迅速地占据主导地位。在某些情况下，代表种群不到1%的细菌在条件变化下成为主导。"
研究团队还发现，在被认为是一个单一细菌菌株的内部也存在显著的多样性。即使是密切相关的细胞也可能表现不同，具有不同的基因活性和应激反应——这凸显了在更深层次上对微生物组仍有许多需要理解的地方。
这些发现有助于解释为什么微生物组具有韧性却又难以预测，以及为什么基于微生物组的治疗会产生不同的结果。
"同时，我们的研究并不建议人们在医学上需要时避免使用抗生素，也不推荐或反对任何特定的益生菌。我们的研究旨在理解基础生物学，而不是改变当前的医疗护理，"方博士说。
研究团队计划随时间研究更大规模的患者群体，特别是在抗生素治疗和FMT期间和之后。他们还旨在探索其他肠道细菌是否存在类似的机制，并研究如何利用这些表观遗传开关。
"最终，我们的目标是设计能够更好地在肠道中定植的益生菌，并开发支持有益微生物同时限制有害微生物的疗法，"方博士说。
该论文题为"肠道微生物组中的表观遗传相变增强细菌适应性"。
研究作者按期刊列出的顺序为倪米、Katerina Junker、刘玉洁、范宇、李阳梅、乔万金、张学松、Magdalena Ksiezarek、Edward A. Mead、Alan Tourancheau、姜文艳、Martin J. Blaser、Raphael H. Valdivia、Lauren E. Davey和方刚。
该研究得到了美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）资助号R35 GM139655的支持。
欲了解利益冲突声明，请参阅DOI:10.1016/j.chom.2026.04.019的论文。
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