喜歡牛奶巧克力的人腸道內的微生物與喜歡黑巧克力的人略有不同，儘管研究人員不知道為什麼。所謂的微生物組的顯著差異也存在於那些吃大量纖維或服用某些藥物（如糖尿病藥物二甲雙胍、女性激素或抗組胺藥）的個體中。
但根據今天發表在《科學》雜誌特刊上的新研究，所有這些差異僅佔北歐人腸道中微生物多樣性的一小部分。《科學》雜誌刊登的六篇關於微生物組的文章中，有兩項研究尤為突出，它們是迄今為止對棲息在健康人群大腸內的腸道微生物進行的最大規模的研究之一，這些微生物有助於消化和各種免疫過程，以及其他功能。
在一項研究中，研究人員確定了14種不同的微生物屬，它們構成了近4000人（主要來自北歐）的核心微生物組。紐約大學人類微生物組計劃主任馬丁·布拉澤（Martin Blaser）說，這份名單為微生物遺傳和進化的基本原理提供了前所未有的見解，他沒有參與這兩項研究。“這些是我們人類的基本特徵，”他說。
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第一篇論文的資深作者，也是第二篇論文的撰稿人耶倫·拉埃斯（Jeroen Raes）說，他曾希望這項研究規模足夠大，能夠為一些關鍵問題提供明確的答案，特別是研究人員如何才能操縱微生物組來促進人類健康。“我以為我現在會知道答案，”拉埃斯說，他吃大量纖維，並且——正如比利時習俗一樣——熱愛巧克力和啤酒。但他不服用益生菌，益生菌被認為可以增加或恢復健康的細菌平衡。他也不知道該如何看待許多藥物似乎會影響腸道細菌構成的事實。“這是‘嗯，有趣’的時刻之一，”他說，並補充說，儘管如此，他認為微生物組的變異最終將被證明會影響某些藥物的有效性以及它們可能引起的副作用。他說，他的研究突出了系統的複雜性以及早期研究中可能存在的缺陷。
例如，比利時的這項研究未能發現母乳餵養或經產道分娩的參與者比那些用奶瓶餵養配方奶或透過剖腹產來到這個世界的參與者更有益處。先前的新生兒研究實際上發現了差異。（來自母親的健康細菌被認為會覆蓋陰道分娩的嬰兒，幫助嬰兒建立強大的細菌基線。一些研究表明，剖腹產分娩的嬰兒患哮喘和過敏症的風險更高——可能是因為他們缺乏這種早期保護。）
各種腸道細菌
圖片來源：jamesbenet/Getty Images
拉埃斯是魯汶大學和比利時弗蘭德斯生物技術研究所（VIB）的微生物學家，他說他並不認為其他研究是錯誤的，但這些早期優勢可能會隨著年齡的增長而減弱。他指出，他的研究中的大多數人都在40多歲和50多歲，因此他們最初可能享有的任何早期優勢現在都可能被他們服用的藥物、富裕西方國家對生活的潔癖態度和/或其他生活事件所抹殺。
拉埃斯認為，更令人擔憂的是他和他的同事發現的一些極大地影響微生物組構成並且在以前的工作中被忽視的特徵。例如：某人消化食物所需的時間，也稱為“透過時間”。透過時間長達一天左右的差異會顯著改變腸道微生物生活的環境。因此，不同的透過時間可能會影響哪些物種能夠生存，例如，限制細菌在胃腸道系統中生長的時長。
例如，先前對帕金森病的研究發現了一種特定的微生物特徵，研究人員認為這種特徵可用於診斷處於疾病早期階段的人。然而，考慮到他對透過時間的發現，拉埃斯認為，患者的微生物變化很可能不是因為他們的帕金森病，而是因為經常伴隨該疾病的嚴重便秘。因此，任何基於這種特定微生物變化的診斷測試都可能錯誤地暗示任何一段時間沒有排便的人都可能面臨患帕金森病的風險。拉埃斯說，這些警告提醒人們，對微生物組的研究仍處於早期階段，並且很容易被誇大。“我們的領域正在進入整合階段，”他說。“我們可以透過進行適當的研究來實現微生物組的承諾。”
加州大學洛杉磯分校大衛·格芬醫學院的胃腸病學家和腸道微生物組研究員埃默蘭·梅耶（Emeran Mayer）說，他現在想回去檢視自己的研究——該研究表明存在兩種具有不同微生物特徵的腸易激綜合徵——看看考慮透過時間是否會改變他的結果。《科學》雜誌研究中的新發現使他相信，所有此類研究都應考慮透過時間。“除非考慮到透過時間，而到目前為止還沒有做到這一點，否則你可能看到的不是與疾病過程相關的，”梅耶說，他的著作《身心腸道連線：我們身體內部的隱秘對話如何影響我們的情緒、選擇和整體健康》（The Mind–Gut Connection: How the Hidden Conversation within Our Bodies Impacts Our Mood, Our Choices and Our Overall Health）將於7月出版。
最新的研究還表明，以前的大多數微生物組研究規模都太小。儘管拉埃斯和他的團隊研究了1100多名比利時人，並將他們的結果與類似數量的荷蘭人以及先前發表的其他西方人的研究進行了比較，但他們只能描述個體之間約7%的微生物變異。研究人員估計，要解釋其餘的變異，需要超過40000人的樣本量——而這僅僅是針對發達的西方經濟體中的人群而言的。繪製居住在印度或中國農村地區農場的人們的微生物組的正常變異，大概也需要同等的樣本量。
在第二項關注荷蘭居民的《科學》研究中，研究人員只能解釋個體之間19%的微生物變異——這表明還有許多影響因素尚未被認識到。兩項新研究都證實，抗生素對成人微生物組具有強大的影響。同樣，今天發表在Cell雜誌上的一項大型研究也發現，在幼兒中也存在同樣的情況。
在《科學》雜誌的隨附評論中，布拉澤認為，臨床醫生需要一種新的方法來在兒童早期開抗生素。他說，特別是在最初三年，兒童可能應該在服用抗生素的同時服用有益細菌，以恢復健康的微生物組，儘管我們尚不知道哪種細菌是最好的。布拉澤說，儲存兒童服用抗生素前的微生物，然後在抗生素治療後將其還給他們也可能是有意義的，儘管尚未對此進行研究，布拉澤是消失的微生物：抗生素的過度使用如何助長我們現代的瘟疫（Missing Microbes: How the Overuse of Antibiotics Is Fueling Our Modern Plagues）一書的作者。他呼籲開發新的、更有針對性的抗生素，選擇性地殺死有害細菌，而不是也殺死有益細菌。“我擔心兒童服用的抗生素會影響他們微生物組的發育以及他們免疫系統的發育，”布拉澤說。
他說，現代生活的許多活動，包括我們對消除細菌的痴迷，剝奪了我們似乎能促進長期健康的微生物多樣性。例如，低微生物多樣性與幾種自身免疫性疾病有關，包括炎症性腸病（當人體自身的防禦系統攻擊腸道內壁時發生的疾病）和1型糖尿病（當人體靶向胰腺中產生胰島素激素的某些細胞時發生的疾病）。
遺傳學也在微生物組中發揮作用，儘管關於這種關係的許多方面仍有待闡明。在《科學》雜誌的一篇評論中，康奈爾大學的分子生物學家露絲·雷（Ruth Ley）考察了最近的三項遺傳微生物組研究：一項大型雙胞胎研究；一項全基因組關聯研究；以及對200名胡特教徒（一個類似於阿米什人的宗教社群的成員）的檢查。她說，到目前為止，研究尚未明確基因是否直接影響人們的微生物種群，或者人們的微生物是否受其食物偏好的驅動，而食物偏好已知與基因有關。
美國博德研究所和芬蘭阿爾託大學的研究生研究員托米·瓦塔寧（Tommi Vatanen）說，儘管如此，科學家們在學習如何操縱微生物組方面正在取得一些進展。“我們開始瞭解非常小的拼圖碎片——也許是大型拼圖的角塊，”瓦塔寧說，他是荷蘭研究的合著者。他說，如果他今天有年幼的孩子，他會給他們服用含有雙歧桿菌的益生菌，雙歧桿菌是健康微生物組的常見成分，並給他們養一條狗——除了成為一個偉大的伴侶外，狗的微生物組，研究表明，也可能有助於保護一歲以下的幼兒免受日後患某些疾病的侵害。
雷說，她還不準備鼓勵人們服用某些益生菌或補充劑。但她儘可能避免使用抗生素。她還吃酸奶和韓國泡菜——兩者都已知含有多種健康細菌。
接下來閱讀什麼
微生物組的創新
https://sciam.tw/report/innovations-in-the-microbiome/
糞便移植：直言不諱
https://sciam.tw/podcast/episode/fecal-transplants-the-straight-poop-12-01-31/