行程
这段多站之旅的第一站是口腔，它包含多种不同的环境，如扁桃体、牙齿、牙龈、舌头、颊部以及软腭和硬腭。如果把口腔比作一座城市，这些不同的环境就相当于城市中的不同街区，它们具有共同特征，但又各具特色，居住的人群也略有不同。在口腔中，摄入的食物与唾液混合，唾液起润滑作用，便于食物在胃肠道其余部分中移动。唾液中还含有口腔内源性微生物群落以及启动消化过程的酶。
随后，食团继续通过食管。这条肌性管道连接口腔和胃，通过蠕动（肌肉呈波浪式收缩）推动食团前进。对微生物群的研究表明，食管中的微生物群与口腔中的有显著重叠，包括Streptococcus（链球菌属）或Prevotella（普雷沃菌属）等。
第一次显著的“地貌”变化发生在胃中。蛋白水解酶的存在以及胃酸导致的 pH 急剧下降，促进了摄入食物的化学消化，同时抑制了大多数病原体的增殖。然而，有些病原体可能在这种条件下存活，并对人体健康产生有害影响，例如与溃疡相关的Helicobacter pylori（幽门螺杆菌）。
下一站是小肠。小肠由三部分组成：与胃相连且微生物群落与胃相似的十二指肠，以及空肠和回肠。大部分营养物质的消化和吸收都在回肠中进行。在这段旅程中，又有新的“旅伴”加入：来自胆囊中蓄积的胆盐以及胰酶。碳水化合物等易于利用的小分子在小肠前段被吸收。这里的群落以生长迅速的兼性厌氧菌（有氧或无氧均能生长）为主，如Streptococcus、Prevotella或著名的Escherichia（埃希菌属）。然而，沿小肠向下，群落会逐渐变得更加多样和复杂（包含种类繁多的微生物物种）。
这段旅程的最后一程是结肠，它分为盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠和直肠。食团穿过小肠（小而简单的分子已在小肠被吸收）后抵达这里。复杂分子则留在结肠内，需要多种微生物物种协同进行分解和加工。因此，这一环境中孕育了多样而繁盛的微生物群落。结肠表面覆盖着分层的黏液层，内层的作用是阻隔微生物，而外层较为疏松，易被Akkermansia（阿克曼菌属）或Ruminococcus（瘤胃球菌属）等微生物降解。结肠中的氧浓度在纵向和横向上均存在陡峭梯度，这将塑造群落结构。过了盲肠之后，细菌群落以厌氧菌占绝对优势，可占总数的 99%。Bacteroides（拟杆菌属）、Clostridium（梭菌属）和Bifidobacterium（双歧杆菌属）等菌属丰度最高，其中Bacteroides有时可占肠道细菌的 30%。在黏膜最内层以及越靠近直肠的部位，氧含量往往越低。在这一过程的终点，细菌可占粪便干重的 60%。
学习肠道的“语言”与“文化”
微生物之间的“交谈”方式与人类相互交流的方式截然不同。细菌之间的交流机制被称为“群体感应”。这种交流通常会促使细菌细胞促进自身生长，但也能诱导群落产生抑制竞争者生长的化学物质。这些化学物质包括蛋白质（细菌素）和小分子（如过氧化氢或乳酸）等。这种方式可防止病原体增殖，从而有效增进宿主健康。
不过，微生物群与人类宿主之间也存在双向交流。微生物拥有人体望尘莫及的代谢能力，例如合成维生素 K 或生物素等人体正常运转所必需的维生素。这些微观“居民”还能产生直接影响神经系统和免疫系统的分子（神经调节剂和免疫调节剂）。微生物发酵会产生丙酸盐和丁酸盐等短链脂肪酸 (SCFA)，已知它们具有抗炎特性，还可能抑制癌细胞增殖。
这种相互关系还不止于此，还形成了连接胃肠道与中枢神经系统的所谓“肠-脑轴”。产生的 SCFA 随血液循环到达血脑屏障 (BBB)，促进增强 BBB 完整性的蛋白质的生成，并限制潜在有毒代谢物进入脑组织。
展望未来
胃肠道的不同部位栖居着无数种不同的微生物。从口腔中不起眼的起点，到结肠这座熙熙攘攘的微生物大都市，旅程的每个阶段都呈现出不同的群落，它们以不同方式彼此互动，并与人类宿主及食团相互作用。
不过，本文虽在此结束，探索却不会止步。研究人员正不断努力，揭开肠道微生物组中蕴藏的奥秘，了解其影响究竟有多深远，以及我们如何利用这种密切的相互关系造福自身。
参考文献
Ruan, W., Engevik, M.A., Spinler, J.K. and Versalovic, J., 2020. Healthy human gastrointestinal microbiome: composition and function after a decade of exploration. Digestive diseases and sciences, 65, pp.695-705.
Gomaa, E.Z., 2020. Human gut microbiota/microbiome in health and diseases: a review. Antonie Van Leeuwenhoek, 113(12), pp.2019-2040.