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微生物无处不在，几乎没有一个地方能够幸免于它们的存在。我们人体也携带有大量的微生物，它们生活在我们的皮肤和我们中空器官的黏膜上，比如胃和肠，形成与人类互惠共生的微生物群落。它们根据所处的位置被赋予不同的名称，因此，我们有口腔菌群、肺部菌群、阴道菌群和皮肤菌群等，我们重点关注肠道菌群。 
肠道菌群在人体正常运作中起着至关重要的作用，它是消化过程各个阶段不可或缺的部分，因为它合成营养、中和毒素等等。肠道菌群是我们健康的基本要素，没有它们，身体就无法正常运行。然而，在婴儿出生的时候几乎是无菌的，胎儿的消化道是没有细菌的。那么肠道菌群是如何形成的呢？外部的微生物会通过分娩、哺乳和与人的接触进入新生儿的肠道。最初的微生物通过新生儿吸入的空气进入人体。当它们进入人体时，它们停留在鼻腔黏膜上，从那里进入喉咙，然后进一步进入人体。另一个入口是口腔，新生儿的口腔除了与空气接触外，还与许多有微生物的东西接触，比如自己的手指、母亲的皮肤和床上用品以及他们可能放入口中的任何东西，这些微生物随后会迁移到肠道。微生物进入人体的主要媒介是食物，它们负载着各种微生物。新生儿的第一种食物是母乳。哺乳中的婴儿不仅摄入了母乳，也摄入了母乳中所含的细菌。一旦进入体内，这些细菌就会进入肠道，其中有我们熟悉的乳酸杆菌和双歧杆菌，这是肠道中主要的有益细菌。母乳对于新生儿肠道菌群的发育是非常理想的。在1960-1970年间，许多婴儿开始通过配方奶粉喂养的，由此导致的肠道菌群的缺乏成为了许多健康问题的原因。正是认识到这些疾病的真正根源，才促使人们重新重视母乳喂养，并认识到母乳所带来的好处。有的时候可能没有办法母乳喂养，科学家们试图将这些好处应用到婴儿配方奶粉中，添加活性益生菌，使其更接近母乳，但也很难完全达到母乳的水平。像所有的生物一样，微生物只能在为其生长提供有利条件的环境中生存，温度和湿度必须合适，环境必须提供它们所需的足够数量的营养。有些微生物一旦进入消化道就会因为环境过于恶劣而死亡；另一些则会简单地通过，最终通过粪便被排出体外，因为它们所需要的生活条件无法在消化道中得到满足。但是，进入的微生物中有一部分会在充足的食物供应下找到理想的生存条件，它们会在肠道中定居，当它们繁殖时，它们会在肠道中定居并形成其独特的菌群。早期肠道中微生物数量的增加是相当迅速的，出生48小时后，婴儿第一次大便中微生物含量很高，但是多样性不大。一周后，微生物多样性更高，总数也较高。从这时开始，这种微生物组成在婴儿继续喝母乳的整个期间保持稳定。一旦孩子断奶，固体食物开始取代母乳，会有很多新的微生物进入肠道，肠道菌群的组成就会发生巨大变化。进入消化道的新微生物增加了已经存在的物种数量，大量的新食物为它们提供营养，使它们更容易繁殖。此后，它们的数量大大增加。
肠道菌群中的微生物数量极其庞大，以万亿计。早期的估计认为这些微生物的数量是人类自身细胞的10倍，但是最新的研究表明，这个数字要小一些，但仍然远远超过人类自身细胞的数量。如果我们把所有的肠道微生物聚集在一个容器中，这个容器必须能够容纳1-2升，所有这些微生物的重量大约在1.5-2公斤。肠道菌群中有500-1000种不同的细菌，一种细菌又可能包括大量的亚群或血清型。例如，大肠杆菌包括很多种不同的血清型，其中一些会产生毒素，但是大多数通常是无害的。肠道微生物非常微小，肉眼是看不见的，大约只有一微米的大小，也就是0.001毫米。如果将它们与一根头发进行比较，它们可能比头发厚度还要小一千倍。一立方毫米可以容纳约一亿个微生物。每天都有大量的微生物会随着粪便排出，据估计，所有这些微生物加在一起占粪便重量的一半。为了维持肠道菌群的数量，必须不断地用新的微生物取代这些排出去的微生物。这很容易实现，原因有二：细菌有一种独特的繁殖方法，可以让它们的后代快速繁殖，一个“母细胞”分裂成两个新的“子细胞”，每个子细胞又会分裂产生两个新的子细胞，就这样继续下去。后代的数量不是每一代增加一个单位，而是每一代增加一倍，即按2、4、8、16、32等的倍数增加。因此，细菌繁殖的速度是非常快的。人类每20年左右繁殖一代，而细菌通常每15-60分钟繁殖一次，考虑到这一点，细菌的繁殖速度就会更快。
细菌有一个不好的名声，人们谈菌色变，认为它们都是有害的。确实，它们可以感染我们，使我们生病甚至死亡。那么，为什么我们的身体还会为如此多的细菌提供栖息之所呢？事实上，地球上有数十亿种不同类型的细菌，但只有少数是致病性的，绝大多数是无害的甚至有益的。在自然界中，正是细菌赋予土壤中的惰性矿物质生命，并使植物能够吸收这些矿物质，比如氮、磷和硫。细菌也负责分解死去的植物和动物，它们的组织含有大量可重复利用的物质。为了让它们循环利用，它们需要从固定它们的有机结构中解放出来。细菌将组织分解成更小的颗粒，然后被重新吸收进入新的生命周期。肠道细菌就在我们的生理和心理功能的各个方面发挥着十分有益的作用：它们可以利用我们所摄入的食物中的一些简单物质来合成维生素等；它们还能帮助分解我们自身不能充分消化或不能消化的食物颗粒，比如膳食纤维；最后，它们还能够破坏某些毒素，使它们变得无害。它们可以被看作我们肠道中的隐形“工人”，细菌“工人”们各自坚守自己的岗位，各司其职，驱动着肠道工厂的正常运行。我们的身心健康，与肠道细菌在工厂里工作的愉悦程度密切相关。动植物的生存完全取决于微生物世界。人体从肠道菌群中获得了巨大的利益，它们反过来也是受益者，肠道每天给它们提供营养和温暖潮湿的环境，这对它们的生存至关重要。这样两种不同物种的生物都从另一个物种的存在中受益的这种关系就是“共生关系”，比如生活在肠道中的细菌和我们人类，有利于这种关系的细菌就是“共生菌”，而对这种关系产生不利影响的细菌就是“病原菌”。
虽然整个消化道都有细菌定植，但是细菌在消化道不同部位的分布和数量不完全相同。在胃里，由于极低的pH值，细菌的水平很低，每毫升内容物中约1000-10000个。胃液的高酸度会杀死许多穿过它的细菌，但也有一定数量的细菌会存活下来并进入肠道。一到那里，它们就开始大量繁殖，数量急剧增加。当然，紧邻胃的十二指肠和空肠由于pH较低，所含的细菌种类和数量也相对较少。从十二指肠到回肠，随着离胃距离越来越远，酸性越来越弱，形成一个pH梯度，细菌数量也随着梯度开始增加，到结肠时，形成世界上细菌密度最大的微生物群落，可达到每毫升内容物1千亿到1万亿。各种类型的微生物在肠道中的分布是自然发生的，这是基于每种微生物的独特特性。在胃和近端小肠相对较少的微生物中，存在一些需氧的细菌，需要氧气才能生存，因为胃中的空气很容易携带到这一区域。厌氧菌的生存不需要氧气，它们会在更远端的部位生存和繁殖，因此在小肠的后半段和结肠中大多为厌氧菌。为了在肠道中生存和生长，细菌不仅需要到达特定的区域，还必须在到达特定部位后能够扎根，换句话说，它们需要附着在肠壁上。如果肠道不想容纳某些细菌，肠道黏膜就会释放淋巴细胞，这些淋巴细胞会攻击它们并将它们赶走。不能附着在肠壁表面的细菌不能成为肠道菌群的一部分，也不能对肠道菌群的维持和生长做出贡献，它们会通过粪便排出体外。那些附着到肠壁上的细菌会留下来更新和维持肠道菌群。为了找到一个栖息的地方，细菌也必须找到一个可用的位置。能够为它们提供居住空间的领土竞争激烈，无数的细菌参与其中的竞争，当某一特定区域的细菌数量过多或它们已经根深蒂固时，新的细菌将无法找到任何可以定居的地方。除了正常的健康菌群外，肠道还可以暂时为某些病原性入侵者提供庇护，但它们并不被认为是肠道菌群的一部分。优势菌群：它们附着在肠壁上，通常保持稳定，包括99%的微生物 亚优势菌群：它们是可变的，或多或少在肠道扎根，包括0.9%的微生物 过路菌群：这些微生物只是简单地穿过肠道而不附着在肠壁上，占总数的0.1%
没有对所有人都适用的肠道菌群的标准组成，我们每个人都有自己独特的肠道菌群，就如同我们的指纹一样是独一无二的。我们所有人中，有一小部分细菌是共同的，但每个个体之间还有许多种不同的细菌。酵母和其它真菌的含量也因个体而异。肠道菌群的组成不仅在微生物的类型上，而且在数量上也是不同。一些微生物群体的数量比其它的要多，因为它们在肠道中找到了更适合自己需求的食物。
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