肠道菌群“内卷”才健康？Science：合作是疾病的标志，竞争才是王道

人类肠道微生物群落的失衡（即菌群失调）与多种疾病有关，但其机制仍不为人所充分理解。现有的菌群失调的生物标志物无法捕捉区分健康菌群与患病菌群的生态机制。

2026年2月26日，西班牙格拉纳达大学Miguel A. Muñoz团队在Science 在线发表题为“Imbalance in gut microbial interactions as a marker of health and disease”的研究论文，该研究开发了一种指标——生态网络平衡指数（ENBI），用于量化正负微生物相互作用之间的平衡。

这一指标的灵感来源于肠道微生物群动态模型中观察到的现象，该模型揭示了具有不同新兴微生物群落的两种稳定状态：一种由负向相互作用主导的健康状态，另一种由正向相互作用主导的菌群失调状态。ENBI 在模拟和实证数据集（涵盖多种疾病）中都能有效地区分这些状态，并与结肠癌等病症的进展相关联，这凸显了其作为诊断工具的潜力。

人类肠道微生物群是一个复杂的生态系统，对宿主健康至关重要。菌群失调（即肠道微生物群落的失衡）与多种疾病有关，包括肥胖症、糖尿病、炎症性肠病（IBD）、艰难梭菌感染（CDI）、肠易激综合征（IBS）和结直肠癌（CRC）。治疗方法，如粪便微生物群移植、饮食干预和益生菌，旨在通过重塑群落组成来恢复平衡。然而，其效果往往不稳定且难以预测，部分原因是我们对控制微生物群动态的代谢和生态相互作用的理解尚有限。后者也阻碍了具有区分健康与疾病能力的可靠生物标志物的开发。

为了更清晰地理解健康和疾病状态下肠道微生物的动态变化，该研究构建了一个代谢明确的模型，在该模型中，细菌之间的相互作用是通过对共享资源的竞争以及相互提供营养物质而自然产生的。该模型重现了关键的宏观生态模式，并捕捉到了真实肠道微生物群落的功能冗余特征。此外，模型揭示了两种不同的生态状态（健康状态和失调状态）的出现，其α多样性和β多样性、优势度指数以及功能和排泄代谢物的数量与真实微生物群落中观察到的特征极为相似。

小肠绒毛顶端的肠道细菌细胞群（即肠黏膜的突出部分）（图源自Science ）

健康状态主要由竞争相互作用主导，而失调状态则由紧密相连的交叉营养共生体所塑造。研究人员还开发了生态网络平衡指数（ENBI），这是一种衡量正负相互作用相对贡献的指标，并能可靠地区分健康状态和失调状态。对模型和炎症性肠病、肠易激综合征、艰难梭菌感染和结直肠癌的宏基因组数据计算ENBI，结果表明，在所有情况下，患病的微生物群落都表现出更高的ENBI值。指标也与疾病阶段相关，这些结果在子样本、地理、分类学水平和分析方法等方面都具有稳健性。

总之，该研究构建了一个消费者资源模型来描述肠道微生物群中的细菌和营养物质动态变化。在菌群失调的情况下会出现简化的细菌群落，并且这些群落通过更少、更直接的途径高效地利用最丰富的资源。该模型表明，在健康的肠道中竞争相互作用占主导地位，而在菌群失调的情况下则合作交叉喂食占主导地位。这些生态变化的触发机制仍需进一步研究，但观察到微生物群落之间向更高程度的合作发展可能是疾病进展的一个迹象。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady1729