了解腸道微生物及其益處

　　人類從不孤單。在我們周圍，有一個蓬勃發展的微生物群落，在某種程度上，微生物和人類細胞以幾乎1:1的比例存在于我們的身體中。構成整個身體的細胞數量是天文數字，大約為數十萬億-即1013，或1后跟13個零。但是，由于微生物細胞的體積很小，因此這種大量的微生物僅占我們總體重的500克左右。然而，它對我們的健康和福祉的影響是巨大的。

　　生活在我們胃腸道中的微生物群落 (腸道微生物組-GM) 是如此相關，以至于它有時被稱為“我們的第二代謝器官”。我們的微生物室友會影響我們體內吸收各種營養物質并抵御病原體的過程。盡管如此，它們也會影響腸易激綜合征 (IBS) 甚至神經系統疾病等疾病。

　　微生物組

　　幫助推進微生物組的知識，2007年，美國國立衛生研究院 (NIH) 推出人類微生物組項目 (HMP)，促進研究與人體相關的細菌，古細菌和真菌群落及其在健康和疾病中的作用。旨在幫助推動轉基因科學界限的另一項舉措是INFOGEST。INFOGEST是一個2014網絡，由來自45個縣的150個機構的400多名科學家組成，以協調用于研究的方法。

　　全球機制的影響突出了其重要性。自2000以來，微生物組學一直在發展，表征了構成其一部分的微生物 (細菌，真菌，原生動物和古細菌) 的多樣性和功能。在此期間，還開發了用于鑒定微生物群落成員的技術。最初，它們的表征是一個繁瑣的過程，涉及使用液體培養基和培養皿培養微生物，涉及長的潛伏期和低吞吐量。自下一代測序出現以來，該策略已發生變化。使用遺傳標記，可以鑒定轉基因的不同成員，而不需要在實驗室條件下生長。這是特別相關的，因為只能培養少量的細菌和古細菌物種。最近，人們的興趣已經從嘗試識別微生物物種轉移到了使用shot-gun宏基因組學等技術來識別它們可以做什么，該技術旨在重建整個基因組并從已測序的小DNA鏈中組裝它們。

　　生物群落都非常容易受到理化參數變化的影響。GM也不例外。飲食等因素塑造了居住在胃腸道中的社區。這種影響可以識別受地理和個人飲食習慣影響的微生物譜。此外，消化系統的不同隔室之間存在根本差異。例如，小腸的特征在于快速運輸和氧氣的存在。

　　因此，胃腸道這一部分的生態由具有高生長速率的兼性需氧生物主導。相反，由于運動速度慢得多且主要是厭氧條件，結腸的特點是其高度的生物多樣性和不依賴氧氣的生物的優勢。在這種情況下，社區成員依靠替代途徑而不是有氧呼吸，例如使用硫酸鹽 (產生硫化氫) 或發酵 (產生有機酸，例如乙酸或氣體，如甲烷)。作為一個生態系統，居住在其中的不同群體之間建立了復雜的關系。例如，很好地描述了健康的腸道微生物組由于競爭策略 (例如抗生素生產) 而針對病原體提供保護。但是好處并沒有到此為止。微生物具有比人類更多樣化的代謝能力。它們可以產生對人類有益的物質: 丁酸鹽 (另一種有機酸) 以其抗炎和抗癌活性而聞名，而且必需的維生素，例如B12，葉酸，核黃素，生物素或維生素k，由居住在我們消化系統中的微生物群落產生。另一方面，在限制性條件下，GM也可能對其宿主有害。營養缺乏可以重塑群落，并且可以消化宿主分子 (例如形成結腸粘液屏障的粘蛋白) 的生物體可以增殖，以炎癥過程結束。

研究

　　我們和我們的微生物室友之間的關系是復雜的，并提出了挑戰和機遇。飲食，轉基因生物與健康之間的復雜關系凸顯了轉基因生物在我們整體健康中的關鍵作用。私營部門和公共部門都聯手試圖解開這個 “第二代謝器官” 的謎團。這項研究的結果最終被用于不同的服務和產品，例如個性化的微生物組管理，基于微生物組的治療以及了解疾病機制。

　　隨著人類繼續探索外層空間，它也解開了居住在我們體內的微生物組的內在秘密。這兩種探索同樣令人著迷，并為人類帶來了難以置信的好處。探索人類微生物組使我們能夠重新思考我們與微觀同行的關系，認識到它們不是我們腸道中的外來乘客，而是我們生物學不可或缺的一部分。

　　項目已經出現，以反映人類和微生物之間的密切合作。這些舉措強調了發掘全球機制秘密的重要性及其在為未來鋪平道路方面的至關重要性，在未來，從更廣泛，更完整和更具包容性的角度看待健康，包括參與伙伴關系的人類和非人類成員為了我們的福祉。

　　總之，我們的腸道微生物組見證了生命的復雜性和相互聯系。隨著研究的進展，人類可能會發現，一些疾病的解決方案不在于人類，而在于數以萬億計的微生物，它們把我們稱為家。擁抱這種觀點為促進人類健康與我們內部蓬勃發展的微觀生活和諧發展開辟了一個充滿可能性的世界。

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