虽然历史上像鼠疫耶尔森菌、结核分枝杆菌、破伤风梭菌、甲型流感病毒等病原微生物因其导致严重疾病而成为科学关注的焦点，但有益微生物正日益被认可为在"同一个健康"框架内对人类、动物和植物健康做出基本贡献的重要因素，同时也为营养和生态系统稳定性提供支持[1,2,3,4]。有益微生物丰富、无处不在，且能适应各种环境。因此，它们在支持人类、动物和植物的健康与福祉方面至关重要，同时也是维持生态平衡不可或缺的因素。
对人体健康最重要的有益微生物群组是人体微生物组。它由肠道、皮肤、口腔和泌尿生殖道中的多样化微生物群落组成，有助于营养吸收、免疫调节和抵御病原体，从而显示了微生物-宿主相互作用的系统重要性[1]。通过肠-脑轴、肠-皮肤轴和肠-阴道轴等各种生理轴，微生物组可以影响神经功能、皮肤健康、泌尿生殖平衡等，证明了微生物-宿主相互作用的系统重要性[5]。
益生菌是最为人所知的有益微生物之一，其定义为"当以足够量施用时，能给宿主带来健康益处的活微生物"[6]。益生菌的主要积极作用是调节肠道微生物群，帮助恢复微生物平衡，增强对病原体的定植抵抗，并加强宿主免疫反应。益生菌的主要作用机制包括抗菌活性、竞争性排斥、免疫调节以及加强肠道上皮屏障功能，同时也对免疫系统、中枢神经系统和内分泌系统产生影响[5,7,8,9]。因此，它们的影响远远超出了肠道范围[5]。
除了益生菌外，许多其他有益微生物通过其在发酵中的作用促进人类健康。发酵食品被定义为"通过期望的微生物生长和食物成分的酶转化而制成的食品"[10]。乳酸菌和酵母等微生物负责传统和现代发酵食品的生产，包括酸奶、开菲尔、康普茶、泡菜、酸菜、天贝等[11]。除了保存和增强风味外，发酵还能使食品富含促进健康的化合物。这些化合物包括维生素、生物活性肽、抗菌代谢物和抗氧化分子。这些富集改善了食品的营养状况；食用后，它们可能支持肠道健康并提供对慢性疾病的保护。因此，有益微生物不仅能保存食品，还能将其转化为具有额外健康价值的功能性食品[12,13]。
除了人类肠道外，动物和植物中的微生物组可以促进营养吸收并提高植物对环境压力的抵抗力。此外，土壤微生物组在养分循环、植物健康和生态系统功能方面发挥着关键作用，是土壤肥力和恢复力的主要驱动因素[14]。有益微生物在更广泛生物圈中的作用甚至更为基础。微生物有助于调节全球生物地球化学循环，包括碳、氮、硫和磷的循环[15]。通过驱动碳固定、甲烷氧化和固氮等关键过程，微生物维持地球上的生命并保持生态系统的恢复力。从这个意义上说，有益微生物代表了我们星球的隐形基础设施，将人类健康、食物系统和行星稳态连接成一个相互关联的整体。
微生物领域的研究依赖于多种方法。体外研究在细胞和分子水平上提供对微生物的机制性见解，研究人员在受控实验室条件下研究微生物特性、抗菌活性、微生物-微生物相互作用等。体内模型通过展示微生物如何与其动物或植物宿主在复杂生物系统中相互作用，将这些发现扩展，为安全性、定植和功能效果提供必要的证据。观察性研究为现实世界环境中微生物暴露、宿主健康和疾病结果之间的关联提供有价值的信息，尽管它们本身无法确定因果关系。另一方面，随机对照临床试验(RCTs)仍然是建立因果关系并确认特定有益微生物菌株在人类中的健康益处的黄金标准。综述则将实验和临床数据联系起来，提供对与微生物相关的新兴发现和新概念进展的关键概述。最终，系统综述和荟萃分析综合跨研究的结果，评估一致性，突出差距，并指导向实践的转化。这些各种方法共同使人们能够获得关于有益微生物的新生物合理和临床有意义的知识[16,17,18]。
本特刊题为"益生菌及其他有益微生物应用的最新趋势"，包含14篇出版物，重点关注有益微生物在宿主-微生物组调节、发酵食品以及新颖创新应用方面的多样化影响。九篇出版物使用了体外方法[19,20,21,22,23,24,25,26,27]；在这些出版物中，三项研究还包括体内模型[19,23,27]，而另外三项研究还进行了随机对照试验(RCTs)以确认临床疗效[21,24,26]。补充这些研究，本特刊还包括四篇综述文章[28,29,30,31]和一篇观点文章[32]。在这些贡献中，多项方法通常在单项研究中结合使用，反映了与有益微生物相关的微生物学研究的复杂性和应用性质。这种方法的多样性表明，结合实验室、动物或植物模型以及临床研究与关键综述和观点对于推进科学理解和实际应用都至关重要。主要发现如表1所示。
人体微生物组调节是本特刊的核心主题。Ehala-Aleksejev等人[24]表明，在28名健康女性中，高果胶冰沙调节了包括拟杆菌属、普雷沃氏菌属和粪杆菌属在内的肠道细菌，突显了个性化营养的必要性。Lares-Michel等人[26]发现，在54名年轻人中，遵循EAT-Lancet饮食会改变双歧杆菌属、爱克曼氏菌属和普雷沃氏菌属等关键肠道细菌，将可持续饮食与微生物组组成联系起来。Pérez-González等人[21]发现，丝状口腔真菌（主要是枝孢属）与墨西哥土著人群中较低的龋齿发生率相关，这些人群消费改变口腔微生物组的传统发酵玉米饮料。Bamicha等人[29]探索了自闭症中的肠-脑轴，表明饮食调节可以影响神经递质动态。Fijan等人[30]回顾了关于卷心菜属发酵食品（如泡菜和酸菜）的临床和观察性研究，证明它们通过调节肠道微生物组对代谢健康、肥胖风险和肠易激综合征症状有益。尽管有这些发现，但应注意的是，个体微生物组是独特的[33]，类似于指纹，仅从微生物组调节单独得出关于健康结果的明确结论非常困难。
两项研究聚焦于动物益生菌的健康应用。Steen Dobloug等人[19]报告称，海梨形弧菌菌株可减少养殖大西洋鲑鱼中的鲑鱼虱侵染，指出益生菌作为水产养殖中化学治疗的可持续替代品。Mohamed等人[27]表明，微胶囊益生菌（双歧杆菌NRRL B-41410、瑞士乳杆菌CNRZ32和干酪乳杆菌FEGY 9973）通过改善生化和组织学参数并增加有益肠道细菌的比例，保护大鼠免受心肌梗死。两项研究都强调了益生菌的预防和保护作用，说明微生物-宿主相互作用如何提高对压力源（无论是寄生还是炎症）的恢复力。
本特刊中包含的三项研究调查了发酵食品的益处。Stumpf等人[20]从酸面团中分离出醋杆菌菌株，这些菌株能够在低pH条件下合成人类活性形式的维生素B12（钴胺素），从而为纯素食和素食饮食中的植物性食品提供了一种有前景的生物合成方法。如前所述，Pérez-González等人[21]将传统玉米饮食和发酵饮料与增加的口腔真菌多样性联系起来，可能提供对龋齿的保护，而Fijan等人[30]观察到了泡菜和酸菜等发酵食品的健康潜力。
有益微生物还在环境和生态应用中发挥关键作用。本特刊中有三项贡献聚焦于生态和植物相关微生物。Burlakoti等人[31]回顾了有益根际细菌和其他微生物的关键作用，强调了提高玉米对干旱、盐度和热胁迫耐受性的机制。Najjar[28]强调了内生微生物对可持续农业的重要性，减少了对化学肥料和农药的依赖。在转录组学研究中，Senn等人[23]表征了橡树对火灾事件的反应，并确定了其根际微生物群中可能有助于恢复的微生物类群，为植物-微生物-环境恢复力提供了见解。这些研究共同表明，有益微生物既有助于植物健康，也有助于更广泛的生态平衡。
本特刊中的三项研究还出现了新型技术方法。Gocheva等人[25]优化了奥氏菌属菌株Oerskovia paurometabola的发酵条件，以高效生产神经氨酸酶（一种具有医学应用价值的生物技术酶）。Balland等人[22]展示了汞抗性真菌如康宁木霉和疣孢青霉如何从朱砂矿石中去除汞，为污染环境提供了生物修复策略。Yakimova等人[32]提出了一个未来视角，设想通过基因工程改造肠道微生物以分泌保护性化合物，在太空飞行中实现基于微生物群的辐射防护。这些贡献强调了微生物作为工具的多功能性，不仅用于人类营养，还用于生物医学、工业创新和行星挑战。
总之，本特刊中的14项贡献表明，有益微生物的作用远远超出了传统益生菌的范畴，它们还包括在"同一个健康"框架内塑造宿主健康、食品、生态系统和技术的重要方面。从保护心脏和肠道的益生菌到解毒汞的真菌，以及输送必需维生素的发酵食品到支持作物的内生菌，这些研究展示了一个共同信息——有益微生物是塑造更健康、更可持续未来的战略盟友。尽管这些发现提供了有希望的见解，但仍然存在一些差距，包括对机制和长期结果的理解。饮食-微生物群相互作用的长期健康影响将需要更大规模、设计良好的对照临床试验，而潜在机制仍需澄清。此外，将微生物组工程概念（如辐射防护益生菌）从理论实施到实践仍然是一个挑战。未来研究应解决这些差距，以充分利用有益微生物在人类健康、食品系统和生态可持续性方面的潜力。
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