研究表明，腸道微生物組的生態可能引發或促成多種疾病，包括自身免疫性疾病和肥胖症。早期環境、飲食和抗生素暴露等因素與人們微生物組組成各不相同有很大關係。但是，特定的基因變異也與罹患許多此類疾病的較高風險有關。您的基因是否會作用於您的微生物組，進而促進疾病的發生？
研究人員解決這個問題的一種方法是挑選特定的候選基因——例如，那些與也具有微生物組聯絡的疾病有很強關聯的基因——並檢查攜帶已知會增加罹患某種疾病風險的突變基因的人，其微生物組是否與未攜帶這些突變基因的人有所不同。丹·弗蘭克在丹佛科羅拉多大學領導的一個團隊採用了這種方法，並揭示了NOD2基因的特定變異，這些變異使攜帶者患炎症性腸病的高風險，也與腸道微生物組的改變有關。
尋找人類遺傳變異對微生物組影響的一種更有效和更廣泛的方法是比較雙胞胎。同卵雙胞胎共享幾乎 100% 的基因；異卵雙胞胎共享 50%。同胞雙胞胎一起長大，因此環境對他們微生物組的影響應該大致相同。如果同卵雙胞胎的微生物組在雙胞胎關係中比異卵雙胞胎的微生物組更相似，我們可以得出結論，基因發揮了作用。如果每種雙胞胎關係中的變異大致相同，我們可以說共享基因組沒有產生額外的作用。
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早期的雙胞胎研究基於少於 50 對雙胞胎，無法檢測到同卵雙胞胎的微生物組與異卵雙胞胎的微生物組相比有任何更大的相似性。但是，我康奈爾大學的實驗室最近與倫敦國王學院的研究人員進行的合作比較了近 500 對雙胞胎，樣本量足以顯示遺傳效應對特定腸道微生物相對丰度的顯著影響。此外，所謂的遺傳性微生物——受宿主遺傳學影響最大的細菌——在瘦雙胞胎中比肥胖雙胞胎中更豐富。
在無菌小鼠中進行的實驗表明，一種特定的腸道細菌，Christensenella minuta，可以影響宿主的表型——可觀察特徵或性狀的綜合體。無菌小鼠生活在無菌氣泡中——而且它們非常瘦。當它們透過人類捐贈者的糞便移植獲得微生物組時，它們會在一兩天內胖起來，因為細菌幫助它們消化食物並形成適當的新陳代謝。我們發現，如果將C. minuta新增到肥胖人類捐贈者的糞便中，接受者小鼠比未新增C. minuta時更瘦。顯示C. minuta具有控制小鼠脂肪增加效果的結果與資料顯示瘦人在腸道中比肥胖人擁有更豐富的C. minuta相符。
這證明一個人的基因可以影響腸道微生物組的組成，進而可以塑造個體的表型。進一步的研究將表明具體涉及哪些基因，以及如何在個體基因型的背景下重塑微生物組以降低患慢性炎症性疾病的風險，從而為治療肥胖相關疾病提供潛在的新方法。