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你的体内有超过100万亿的微生物。它们生活在你的皮肤上、口腔中、鼻子里、耳朵里、食道里、胃里和肠道里。这些微生物不是物种的随机混合体。它们拥有扩展人类基因功能的特殊基因，能够帮助身体代谢并提供保护。科学家将这个充满活力的微生物群落称为菌群，其全部基因为微生物群系。
你的基因造就了你。基因会影响你的外在样貌以及身体内部的运作方式。基因包含了制造蛋白质的信息，这些蛋白质构成了我们身体的结构，维持我们的生命。
一个有机体的基因组是完整的DNA集合，包括其所有基因。基因组的大小和它所包含的基因数量因物种而异。病毒有几千个DNA字母和一些基因。人类基因组包含32亿个DNA字母，约有21,000个基因。其大小与老鼠基因组大小相同，然而是蝾螈基因组的十分之一。
人类微生物群系包含的基因具有人类基因不能执行的许多功能。它是人类基因组的高能效拓展。人类基因组中的每个基因的产生都耗费能量，因为每次一个细胞再分裂时，它都必须复制细胞内的整个基因组（21,000个基因）。
每个有机体都与其微生物群共同进化。夏威夷短尾鱿鱼包含一种生活在其下腹部的生物发光细菌，细菌就在其下腹部将食物转化为光。所以当从下面看时，这种鱿鱼是发光的。它的轮廓在月光照射的海洋表面的映衬下变得模糊，躲过了从下方接近的捕食者。
奶牛吃草，但使用自己的基因，它们几乎不能从这种饮食中提取营养。它们需要特殊的酶来分解草的坚硬分子壁。制造这些酶的基因可能需要数千年的时间来进化，因为它依赖于随机的DNA突变，而这种突变只能在每一代人中发生。获取草中营养素的更快方法是将任务外包给微生物。奶牛的胃的四室容有微生物群，这些微生物产生酶，以分解这些草细胞壁。获得能够做到这一点的基因对于微生物而言既快速又容易，因为它们的繁衍时间通常是几个小时。
阑尾是一根细管，长约4英寸（10厘米），位于右下腹部的小肠和大肠的交界处。它受到保护，不让消化后的食物通过其入口。多年来，人们认为阑尾没有任何功能。我们现在知道它对我们的肠道微生物来说是一个安全居所。潜伏在那里的微生物可以在胃肠道感染后与其正常的同类一起重新填充肠道。
在培养皿中研究生活在体内的微生物是很困难的，因为它们大多数在接触到氧气后会死亡。在人类基因组计划之后，科学家们现在可以快速排序大量的DNA。他们甚至可以识别粪便中的死亡微生物，因为它们的DNA仍然完好无损。
除了DNA测序，科学家现在使用“无菌”小鼠来研究我们体内的微生物。这些无菌小鼠的第一代通过剖腹产出生并养在隔离室中。从那时起，大多数无菌小鼠都是在无菌母鼠的隔离环境中出生的。通过使用无菌小鼠，圣路易斯华盛顿大学的杰弗里·戈登（Jeffrey Gordon）教授发现，在微生物存在的情况下，肠道中的指状突起物长得更长，增加了其表面积，从而从食物中获取到更多的能量。他估计，如果不是因为体内的微生物，老鼠需要多吃30％。
人类的表面不仅仅指他们的皮肤，还有他们的内管，如肠道、肺部、阴道和尿道。所有这些表面都是微生物的潜在栖息地。人类微生物组计划（HMP）的研究人员从人体的18个部位采集了微生物样本。他们发现我们的菌群与我们的指纹一样独特。但我们都是类似微生物的宿主。例如，你的肠道细菌，比起你指关节上的细菌，与另一个人的肠道细菌更相似。你的手臂和脚趾是不同种类微生物的家园，你的嘴和耳朵也是如此。
食物离开你的嘴后，它通过你的食道进入胃中。在幽门螺杆菌的帮助下，胃会产生酸和消化酶来分解食物。几个小时后，部分消化的食物被排入小肠，在那里我们消化大部分食物并吸收其营养。我们的小肠可以消化简单的糖分子，但在消化复杂的碳水化合物（纤维和淀粉）、脂类和来自肉类和蔬菜的蛋白质方面存在问题。未消化的食物分子被传送到充满微生物的大肠中（结肠）。
你的结肠中的微生物通过发酵来分解纤维、消化淀粉，使它们成为营养物质。细菌消化乳糖并产生氨基酸。它们还产生副产物（代谢物），如维生素、重要蛋白质以及能量代谢和食欲调节中不可或缺的短链脂肪酸。没有肠道微生物，我们吃的许多食物都是无法消化的。
人类微生物组计划始于研究健康人的菌群。然后，该计划研究了人体中的菌群有何差异，我们的现代疾病是否由这些差异造成，如果是，是什么导致了这种差异。
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2. 人体肠道微生物群系