腸道細(xì)菌依賴于我們吃的食物茁壯成長(zhǎng)。反過來，它們提供必要的營養(yǎng)物讓我們保持健康、擊退病原體，甚至有助于指導(dǎo)我們的免疫反應(yīng)。

了解我們攝入的某些細(xì)菌菌株如何和為何能夠成功地在大腸中站穩(wěn)腳跟而其他的細(xì)菌菌株被快速地驅(qū)逐，可能有助于科學(xué)家們了解如何以增強(qiáng)我們的健康或協(xié)助抵抗疾病的方式操縱在那里存在的上千種細(xì)菌種類的組成。但腸道微生態(tài)的極度復(fù)雜性阻礙了這一任務(wù)。

作為一個(gè)新興領(lǐng)域，益生菌---活的大概是健康的細(xì)菌培養(yǎng)物，它們本身就存在于諸如酸奶之類的食物中，或者包含在非處方口服補(bǔ)充劑中---是公眾對(duì)腸道細(xì)菌重要性的認(rèn)識(shí)日益增加的一個(gè)例子。然而，即使不服用益生菌或喝酸奶，我們每個(gè)人都會(huì)不知不覺地在我們的一生當(dāng)中攝入低水平的腸道適應(yīng)性細(xì)菌。但是，不管來源如何，人們并不知道是什么導(dǎo)致一種菌株勝過另一種菌株。許多細(xì)菌很快通過我們的消化道而不會(huì)在我們的腸道中立足。

在一項(xiàng)新的研究中，美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)與免疫學(xué)副教授Justin Sonnenburg博士和他的同事們想要知道飲食是否會(huì)助腸道微生物組中的特定細(xì)菌菌株一臂之力。為了開展研究，他們前往圣何塞廢水處理設(shè)施（San Jose Wastewater Treatment Facility）來尋找擬桿菌（Bacteroides）成員---擬桿菌是人腸道菌群中最為突出的細(xì)菌屬---特別是尋找能夠消化美國飲食中相對(duì)罕見的成分，即壽司卷和其他的日本食物中使用的海藻（nori）。他們篩選了在初級(jí)處理的污水中收集的細(xì)菌，篩選的指標(biāo)是它們能否消化在海藻中發(fā)現(xiàn)的一種稱為紫菜多糖（porphyran）的碳水化合物。

Sonnenburg說：“允許細(xì)菌消化紫菜多糖的基因在沒有將海藻作為常見飲食的一部分的人體中是非常罕見的。這允許我們測(cè)試我們是否能夠通過創(chuàng)造一種支持單個(gè)細(xì)菌在沒有來自腸道中的30萬億個(gè)其他細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)的情形下生長(zhǎng)的特定微環(huán)境（privileged niche）來繞開復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)規(guī)則。

當(dāng)這些研究人員發(fā)現(xiàn)擬桿菌中的一種消化紫菜多糖的菌株時(shí)，他們就試圖將它引入到三組實(shí)驗(yàn)小鼠的每一組中。兩組小鼠自己的腸道細(xì)菌被清除，并且被來自兩個(gè)健康人供者的天然存在的腸道細(xì)菌所取代：一名健康人供者專門地給一組小鼠提供腸道細(xì)菌，另一名健康人供者專門地給另一組小鼠提供腸道細(xì)菌。第三組小鼠含有常見的小鼠特異性的腸道菌群。

直接影響

這些研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)給這些小鼠喂食典型的小鼠食物時(shí)，這種消化紫菜多糖的菌株能夠在兩組小鼠中發(fā)生不同程度地和有限地定植；在兩組攜帶著人腸道細(xì)菌的小鼠中，有一組小鼠完全排斥這種新引入的菌株。然而，當(dāng)給這些小鼠喂食富含紫菜多糖的食物時(shí)，結(jié)果變得顯著不同：這種細(xì)菌菌株在相類似的水平上強(qiáng)健地定植到所有小鼠中。此外，Shepherd發(fā)現(xiàn)她能夠通過增加這些小鼠攝入的海藻數(shù)量來精確地調(diào)整這種定植的細(xì)菌群體大小。

Sonnenburg說，“這些結(jié)果讓我們感到吃驚。飲食對(duì)這種細(xì)菌群體的直接影響是非常明顯的。”

除了證實(shí)它們能夠有利于這種消化紫菜多糖的細(xì)菌菌株的定植和生長(zhǎng)之外，這些研究人員還進(jìn)一步展示了成簇存在的能夠消化紫菜多糖所必需的基因，這就使得人們能夠?qū)⑦@些基因?qū)氲狡渌臄M桿菌菌株中而讓它們同樣具有相同的定植優(yōu)勢(shì)。如今，他們正在努力鑒定賦予類似的飲食消化能力的其他基因。