本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點。
你的腸道里正在發生一場食物大戰。不是那種扔炸薯餅、潑土豆泥、食堂混戰式的食物大戰。相反，你的腸道是你自身細胞和數萬億細菌之間一場古老而複雜戰爭的場所——一場關於你的食物在體內移動時會發生什麼的戰爭。一些細菌與你的腸道細胞結成真正的聯盟，分解你自身細胞無法獨自處理的堅韌植物纖維，或將長長的毛毛蟲分子分解成更易消化的包，以換取每日卡路里的一部分。其他細菌潛伏和遊蕩，啜飲著在你腸道中晃盪的富含營養的肉湯，等待機會以犧牲你的健康為代價來侵佔你的腸道。每天，這些微生物為了更多地獲取可用營養物質而相互爭鬥。有時你的細胞會反擊，更加努力地消化你吃的食物，以防那些頑固的微生物過量攝取。研究表明，我們腸道中細菌物種的多樣性部分決定了我們細胞處理和儲存食物的效率，並且在一個反饋迴路中，我們吃什麼會改變我們腸道中細菌的構成。常用的抗生素是造成意外微生物傷亡的原因，進一步改變了我們體內微生物群落對我們飲食的反應方式。儘管科學家們仍在研究這場複雜食物大戰的規則，但現在顯而易見的是，我們的腸道並不完全屬於我們自己——它們是複合器官，部分是人類，部分是微生物，它們進化而來，並繼續作為一個社群發揮作用，其眾多微小成員有時是合作的，有時是好鬥的，而且總是飢餓的。
本週發表的一項研究為科學家們不斷演變的關於腸道細菌如何改變動物消化食物方式的理解增添了細微之處。北卡羅來納大學教堂山分校的Ivana Semova和John Rawls與他們的同事一起，研究了微小半透明的斑馬魚（Danio rerio）腸道中熒光脂肪酸的吸收。與在無菌環境中飼養的斑馬魚相比，腸道內有細菌定植的斑馬魚從飲食中吸收了更多的脂肪。而且魚吃得越多，腸道內的細菌數量就越多。特別是，進食促進了一類被稱為厚壁菌門的細菌的生長，而這反過來又增加了魚腸道細胞內儲存的富含能量的脂肪泡的數量，以供日後使用。對人和小鼠的研究也表明，高熱量飲食會刺激腸道中厚壁菌門的生長，暗示這一特定類群的細菌可能在許多不同物種中以類似的方式對其宿主的飲食做出反應。目前尚不清楚的是，厚壁菌門是否以互惠互利的夥伴關係幫助動物從食物中吸收更多卡路里，還是這種關係更復雜——有時甚至不太友善。
細菌佔人體糞便乾重的40%到60%，每克糞便中含有數萬億個細胞。斑馬魚的腸道並非與我們自身腸道中相同的細菌物種的家園，但——如果你對這些群落進行足夠廣泛的觀察——它們有驚人的重疊之處。這兩個群落都主要由變形菌門、厚壁菌門和擬桿菌門（門是分類學上界以下的級別）構成。幼年斑馬魚對於想要深入瞭解消化過程的科學家來說也特別方便，因為出生一天的斑馬魚是透明的——你可以在顯微鏡下看到它們腸道中發生的一切，而無需進行破壞性和干擾性的解剖。
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Semova和Rawls將熒光分子化學鍵合到兩種常見的脂肪酸，棕櫚酸戊酸，並將發光的脂肪混合到胚胎斑馬魚的蛋黃中。在發育過程中暴露於細菌的斑馬魚的腸道細胞比在無菌環境中飼養的斑馬魚的腸道細胞發出更亮的光芒，這表明腸道內蠕動著細菌的斑馬魚吸收了更多的脂肪。腸道細菌健康種群（統稱為腸道菌群）的斑馬魚的腸道細胞也含有更大的脂滴——儲存為權宜能量來源的脂肪泡。
魚腸道細胞中脂滴的數量取決於它們的飲食。腸道內有細菌且食物來源穩定的魚，其腸道細胞中的脂滴數量遠高於被剝奪食物幾天的魚。進食特別促進了厚壁菌門細菌物種的生長，而這種增長並未反映在周圍水域細菌數量的變化中。進食改變了魚的內部生態系統。斑馬魚吃得越多，腸道中的厚壁菌門就越多。斑馬魚腸道中的厚壁菌門越多，其腸道細胞吸收脂肪的效率就越高。
為了研究厚壁菌門如何刺激脂肪吸收，Semova和Rawls在不同的液體培養基中培養了不同的細菌菌株，你可以將其視為一種肉湯。在過濾掉細菌後，他們將幼年斑馬魚暴露於不同的培養基中。只有來自厚壁菌門的培養基顯著增加了魚腸道細胞中脂滴的數量，這表明這些細菌分泌到培養基中的任何蛋白質或分子都以某種方式增強了脂肪酸的吸收。研究結果於9月13日發表在《Gut Host & Microbe》雜誌上。
這些發現反映了許多先前研究的結論，例如，研究表明，讓小鼠禁食一天會減少其腸道中厚壁菌門的數量，並且將肥胖小鼠的厚壁菌門移植到瘦小鼠的無菌腸道中會使瘦弱的齧齒動物變得肥胖。當肥胖者開始低脂或低碳水化合物飲食時，擬桿菌門會增殖，而厚壁菌門會減少。顯然，當我們吃很多東西時，厚壁菌門是最快樂的。一個相關且未解答的問題是，我們是否應該分享這種快樂。厚壁菌門是否在慷慨地幫助我們從食物中提取更多卡路里，而只為自己保留少量份額？當食物充足時，它們是否自私地增加自身數量，迫使我們的細胞努力工作以從食物中獲得最大收益？它們實際上是否使消化變得太容易，從我們的食物中釋放出如此多的卡路里，以至於我們吸收的遠遠超過了我們的需要？也許所有這些情景中都存在真理。
Rawls說：“我們正處於一場革命之中，這場革命關乎我們描述這些細菌群落的組成和生理潛力的能力。” “不過，我們可以開始推測的是可能正在發生的各種不同型別的關係。我們知道腸道菌群增強了我們從複雜碳水化合物中提取卡路里的能力，這顯然是一種互惠互利的關係。但人們認為，所有脊椎動物都具有消化和吸收其他型別營養物質（如脂質、蛋白質和簡單碳水化合物）的能力，因此，我們如何才能在這些營養物質方面與細菌建立互惠互利的關係尚不清楚。當我們看到斑馬魚的脂肪酸吸收增加時，這可能是自私的或防禦性的反應。也許魚識別出更多細菌的存在並增加了自身脂肪酸的吸收。這可能並不總是一種友好的安排。”