我们的肠道为数以亿计、种类多样的细菌提供了家园。这些小东西驻扎在肠道内，帮助我们消化，提供我们不可缺少的维生素，更能帮助我们抵抗外来的致病菌。如果没有肠道菌群——比如从小在完全无菌的环境下生活，或是用抗生素把肠道菌群完全清除，动物实验的结果已经表明，这会在随后接触外界时迅速增加感染的风险。
尽管很多研究已经让我们知道维护肠道菌群的平衡非常重要，然而什么样的肠道菌群构成能更好地提供保护作用，或者直白地说，补充哪种益生菌有益健康，问题却还没有定论。最近，一项发表在顶尖学术期刊《科学》上的研究给出了一个看似很简单的答案：更多样化的菌群有益健康。而科学家们探究了背后的机制，发现原因竟也出乎意料地容易理解。在这项研究中，英国牛津大学的科研人员为了考察肠道细菌如何抵抗可能致病的“坏细菌”，选取了100多种不同的肠道细菌菌株和两种常见的致病菌——肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）和肠道沙门氏菌（Salmonella enterica），以不同的组合方式把它们放在一起培养。
结果他们观察到，当这些肠道细菌与致病菌“单挑”时，任何一种肠道细菌都很难遏制住致病菌的传播；然而，当多达50个物种的细菌一起培养时，致病菌的生长效率就只有与单一肠道细菌共培养时的1/1000了。这种效果不仅在体外细菌培养的环境中成立，以无菌小鼠（实验前没有肠道常驻细菌）的肠道作为培养环境时同样成立。这些结果表明，抵抗致病菌定植是肠道细菌组合成菌群后的一种集体属性。有趣的是，研究人员还发现，有一些细菌物种属于肠道菌群中的“基石”，它们虽然以一己之力提供不了什么保护作用，但出现在群落中时可以使菌群有更强的保护作用。▲多样化和某些“基石”菌种的存在是肠道菌群抵抗致病菌定植的关键（图片来源：参考资料[2]）
进一步分析原因，研究人员发现可以用一个简单的生态学基本原理来解释：多样化的肠道细菌通过消耗更多样化的营养物质，有效遏制致病菌的生长。具有保护作用的肠道菌群中，既需要与致病菌相似的细菌物种，它们的代谢需求有更高的重叠程度，首先“抢占”掉致病菌最需要的养分；同时也需要额外的、与致病菌关系更远的细菌物种，以确保营养阻断，让致病菌啥也吃不到。“关键是让菌群和致病菌的营养利用曲线有重叠。”研究人员总结说。▲致病菌（红色）的营养利用曲线与菌群（黄色和绿色）重叠时，它们难以定植。彩色圆圈代表营养生态位。（图片来源：参考资料[1]）基于这种营养阻断原理的推测，研究人员进行了计算模拟分析，通过评估不同细菌物种的基因组和代谢需求，预测肠道菌群在面临一种新的致病菌时，不同的物种构成提供的保护能力是更强还是更弱。而在随后的实验中，结果证实了计算机模拟的预测结果。研究作者认为，这些发现可以解释为什么在使用抗生素治疗后经常更容易发生肺炎克雷伯菌等细菌感染，这与抗生素治疗降低肠道菌群的物种多样性有关。他们希望利用这项研究中开发的预测方法，通过合理设计肠道菌群，开发出优化肠道健康的新策略。[1] Frances Spragge et al., Microbiome diversity protects against pathogens by nutrient blocking. Science (2023) Doi: 10.1126/science.adj3502[2] Lauren C. Radlinski & Andreas J. Bäumler (2023) No room at the table. Science Doi: 10.1126/science.adl5891[3] Diverse gut bacteria communities protect against harmful pathogens by nutrient blocking. Retrieved Dec. 17, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1010603
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