文/T.Shen
盡管人類微生物群落被認(rèn)為是一個相對現(xiàn)代的研究領(lǐng)域，然而對該領(lǐng)域的首次描述還要追溯到17世紀(jì)70年代至17世紀(jì)80年代，當(dāng)時研究者安東尼-范-列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)剛開始使用他新開發(fā)的手工顯微鏡。自從17世紀(jì)研究者列文虎克第一次開始研究微生物以來，與人類相關(guān)的微生物的研究已經(jīng)取得了長足的進展。
1944
培養(yǎng)厭氧菌
1944年，在對牛瘤胃中降解纖維素的微生物進行研究時，研究者Robert. E. Hungate利用其開發(fā)的旋轉(zhuǎn)管的方法（roll-tube approach）使得厭氧菌的培養(yǎng)成為了可能，這種一直沿用到今天的方法也幫助科學(xué)家們首次分離到了與人類相關(guān)的厭氧菌。
糞便微生物移植用于治療艱難梭菌感染
1958年，在一項研究中，研究人員利用糞便灌腸（faecal enema）的方法成功治療了假膜性小腸結(jié)腸炎(pseudomembranous enterocolitis），從那時候開始，糞便微生物移植的方法(faecal microbiota transplantation)就因能夠成功治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染而被科學(xué)家們廣泛接受。
在無菌動物中進行腸道微生物轉(zhuǎn)移實驗
1965年，在研究領(lǐng)域無菌動物有了一個新的用途，即研究人員將細(xì)菌培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移到無菌小鼠機體中，諸如這樣的轉(zhuǎn)移性實驗對于研究腸道微生物對宿主的健康效應(yīng)至關(guān)重要。
微生物影響宿主定向藥物的代謝過程
研究者Peppercorn和Goldman通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與人類腸道菌群一起進行培養(yǎng)時，抗炎性藥物柳氮磺胺吡啶（salicylazosulfapyridine）或許能在一般的大鼠體內(nèi)進行降解，但在無菌大鼠體內(nèi)并不會發(fā)生，這就闡明了腸道微生物群落在藥物轉(zhuǎn)換過程中扮演的關(guān)鍵角色。如今越來越多的研究都證實，微生物群落（并不僅限于腸道）在宿主機體藥物代謝中扮演著關(guān)鍵的角色，同時這也強調(diào)了其對藥物失活、療效和毒性方面的影響。
早期生命中微生物的演替
早在1900年就有研究描述了嬰兒機體中細(xì)菌演替的多個方面，但到1981年，在三項研究中，研究人員開始研究定量分析腸道菌群早期的一些特征，同時研究者還分析了喂養(yǎng)方式對塑造機體早期微生物群落的影響和機制。
基于測序?qū)θ祟愊嚓P(guān)微生物群落進行鑒別
1996年，研究人員開始利用基于測序的方法對人類相關(guān)的微生物群落進行鑒別，研究人員利用16S核糖體RNA測序方法分析了人類糞便樣本中能夠進行培養(yǎng)和無法進行培養(yǎng)的細(xì)菌的多樣性及其特征。
成年人機體中微生物群落的穩(wěn)定性和個性
1998年，研究人員使用16S核糖體RNA基因擴增技術(shù)和溫度梯度凝膠電泳（TGGE）技術(shù)觀察16名成年人糞便中細(xì)菌的多樣性，結(jié)果表明，每個人機體中都有其獨特的微生物群落；隨后通過對兩名參與者進行長期監(jiān)測，研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩名參與者TGGE的特性在至少6個月的時間里都處于穩(wěn)定狀態(tài)，在隨后的研究中，研究人員調(diào)查了在較長的時間里參與者機體微生物群落的穩(wěn)定性。
除了細(xì)菌外，開始對其它宿主相關(guān)的微生物進行研究
病毒、真菌和古細(xì)菌是人類機體微生物群落的重要成員，其對人類健康有著潛在的影響；2003年，研究人員首次對人類糞便中無法培養(yǎng)的病毒群落進行了宏基因組學(xué)分析。
通過微生物群落調(diào)節(jié)機體的粘膜免疫
兩項研究揭示了機體免疫系統(tǒng)感知微生物群落的機制，同時還闡明了細(xì)菌如何在正常條件下調(diào)節(jié)機體免疫系統(tǒng)的發(fā)育和功能；相關(guān)研究為我們認(rèn)識機體對微生物的免疫反應(yīng)開啟了另外一個視角，其并不是作為宿主防御，而是作為一種共生的生理學(xué)過程。
充分“喂養(yǎng)”機體微生物群落的重要性
擁有成千上萬個基因的腸道微生物組能夠幫助參與分解食物，并從中獲取能量，2005年的一項研究表明，個體飲食的改變或能改變機體結(jié)腸中微生物群落的降解活性。
通過微生物移植來轉(zhuǎn)移宿主的表型
研究人員發(fā)現(xiàn)，通過糞便微生物移植就能夠在小鼠機體中再現(xiàn)人類的表型，這項首次使用肥胖和瘦弱人群糞便進行的研究為后期研究人員調(diào)查機體微生物群落與人類機體表型之間的關(guān)聯(lián)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
飲食-微生物之間的相互作用對人類機體代謝的影響
從2006年開始，大量研究都表明飲食對機體腸道微生物群落和宿主的代謝有著非常重要的影響，相關(guān)研究結(jié)果對于研究人類健康也具有重要意義；同時科學(xué)家們還有望利用飲食與微生物群落之間的相互作用來開發(fā)基于營養(yǎng)的新型療法。
定植抗性的機制
在早期研究中，研究人員已經(jīng)觀察到了“定植抗性”（colonization resistance）這種現(xiàn)象，定植抗性，即機體微生物群落阻斷病原體在機體建立感染的過程；然而2007年三篇重要的研究報告對這一過程發(fā)生背后的分子機制進行了初步的探討。
在體內(nèi)利用組學(xué)技術(shù)對人類功能微生物群落進行分析
研究者Eline Klaassens及其同事應(yīng)用宏蛋白質(zhì)組的方法對無法培養(yǎng)的糞便微生物群落進行研究，提供了微生物群落分類鑒定之外的一種新的見解；隨后研究人員利用諸如代謝組學(xué)、元轉(zhuǎn)錄組學(xué)等組學(xué)方法進行了大量研究，同時研究者還開發(fā)出了多組學(xué)管線，這些方法至今還能夠用來分析微生物群落的功能。
抗生素對微生物群落的組成和宿主健康的影響效應(yīng)
抗生素不僅會對引發(fā)機體感染的細(xì)菌發(fā)揮作用，其還會影響宿主自身的微生物群落的健康，2008年，有研究就表明，利用環(huán)丙沙星對健康個體進行治療或會影響其糞便樣本中大約三分之一的細(xì)菌豐度。
生物信息學(xué)工具能夠幫助分析微生物組的測序數(shù)據(jù)
名為QIIME（微生物生態(tài)學(xué)定量研究，quantitative insights into microbial ecology）的工具能夠?qū)ξ⑸锝M測序所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進行分析并解釋。
對大規(guī)模人群進行微生物組分析
21世紀(jì)初期，隨著宏基因組和高通量測序技術(shù)的進展，科學(xué)家們開始利用這些技術(shù)來進行大規(guī)模人群機體微生物組多樣性的研究，而且大規(guī)模的人群研究也能夠改善我們對機體微生物組多樣性的理解，同時還能夠發(fā)現(xiàn)這些微生物與人類健康及疾病之間的潛在關(guān)聯(lián)。
微生物—腸—腦軸
2011年，研究人員對小鼠進行的多項研究闡明了機體缺少常規(guī)微生物對機體行為、大腦中基因表達(dá)和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的影響機制，而最近對人類進行的多項研究也揭示了機體微生物群落與機體神經(jīng)系統(tǒng)之間的潛在關(guān)聯(lián)。
現(xiàn)代培養(yǎng)技術(shù)或能擴大可培養(yǎng)的微生物群落的種類
高通量厭氧培養(yǎng)技術(shù)或能幫助培養(yǎng)出大部分人類腸道微生物，同時研究者還能夠?qū)崿F(xiàn)對單一微生物進行培養(yǎng)。
全球人類微生物組
居住在不同地方的人群機體之間存在一定的遺傳變異，但研究人員并不清楚是否其機體微生物群落之間也存在一定的差異；為了研究不同人群機體中腸道微生物組的差異，研究者Yatsunenko等人對生活在不同地區(qū)（包括委內(nèi)瑞拉亞馬遜地區(qū)、馬拉維農(nóng)村地區(qū)和美國大都市地區(qū)）的人群糞便中的樣本種類進行了特征分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在地理位置不同的人群中，其機體腸道微生物群落的組成和功能之間存在著顯著差異。
微生物群落產(chǎn)生的短鏈脂肪酸或能誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的產(chǎn)生
調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）在維持機體免疫穩(wěn)態(tài)上扮演著非常重要的角色，2013年三項研究表明，微生物群落所產(chǎn)生的短鏈脂肪酸能夠促進Treg的擴張和分化，這就揭示了機體共生微生物群落與影響免疫機制的免疫系統(tǒng)之間存在的一種化學(xué)介導(dǎo)的溝通方式。
人類微生物群落能夠產(chǎn)生抗生素
研究人員在人類微生物群落的基因組中鑒別出了抗生素合成基因組簇，這就揭示了抗菌藥物的新型來源，同時種群特異性的產(chǎn)生也能夠潛在調(diào)節(jié)局部微生物群落的結(jié)構(gòu)。
常用的藥物會影響腸道微生物的豐度及細(xì)菌基因的表達(dá)，其對與藥物治療相關(guān)的人類健康既有積極作用，也有消極作用。
人類微生物組或會影響機體對癌癥療法的反應(yīng)
在對小鼠模型的早期研究中，研究者發(fā)現(xiàn)，腸道微生物的組成或會影響黑色素瘤、晚期肺癌或腎癌患者對檢查點抑制劑療法及腫瘤控制療法的反應(yīng)。
宏基因組組裝的基因組或能提供人類相關(guān)微生物群落前所未有的特性
隨著計算方法的進步，尤其是最近在環(huán)境微生物學(xué)研究中的應(yīng)用，如今研究人員就能夠利用計算方法來通過宏基因組數(shù)據(jù)庫重建細(xì)菌的基因組，這種方法能夠用來鑒別來自腸道和機體其它位點的數(shù)千種無法進行培養(yǎng)的細(xì)菌，這就極大擴展了我們已知微生物群落系統(tǒng)發(fā)育的多樣性，并能夠改善對非西方種群的研究和分類。
