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摘要
人类胃肠道(GI)菌群在我们的健康中起着关键作用。十多年来，描述胃肠道菌群多样性的主要输入来源于基于小亚基核糖体RNA (SSU rRNA)的技术的应用。这些研究不仅提供了消化道菌群的系统发育框架(其中大部分菌群尚未培养)，而且还深入了解了宿主和环境因素对菌群群落结构和动态的影响。此外，发现胃肠道微生物群落是宿主和胃肠道位置特异性的。这使得建立宿主健康与特定微生物群的存在或数量之间的相关联系变得更加复杂，并为在研究胃肠道微生物群的多样性和功能方面实施新的高通量技术提供了论据。在这里，我们重点介绍了基于SSU rRNA序列的系统发育微阵列的最新进展和应用，以及利用快速测序技术揭开我们胃肠道菌群秘密的宏基因组学方法。
来自Altmetric.com的统计
人类的胃肠道(GI)由不同的和相互联系的器官组成，这些器官通过食物的转换和吸收为人体提供营养和能量。人类消化道的解剖结构众所周知，长约7米，表面积约300米2在成人。1由于消化道不断地暴露在外界环境中，它有几个保护系统。这些因素包括胃中的低pH值，整个胃肠道被粘液层覆盖，粘液层下有大量的免疫细胞，消化道中大量共生微生物的存在。这些微生物群落统称为共生菌群或胃肠道菌群。这种胃肠道菌群沿整个胃肠道分布，从胃到结肠，其密度和多样性不断增加。消化道菌群的公认功能包括转化难以消化的食物成分2，3.以及必需维生素和辅助因子的产生。然而，我们对胃肠道菌群的理解是碎片化的，这是由于对胃肠道不同部位的可及性有限，以及肠道菌群的群落结构在个体、肠道位置和年龄组之间存在着巨大的复杂性和多样性。4
胃肠道微生物群
胃肠道中微生物细胞的数量至少是我们身体细胞的10倍，具有很大的物种多样性，包括培养的物种和尚未培养的物种。最近对胃肠道菌群可培养部分的估计包括442种细菌、3种古菌和17种真核生物。5然而，很明显，任何报告已知胃肠道菌群多样性的数据都是不断过时的，因为不断有新肠道居民的报道。大多数目前可培养的代表性细菌是在引入厌氧培养技术后发现的，这些技术仍被用作标准工具。6从人类胃肠道中分离出来的新细菌包括各种产生丁酸盐的细菌，属于厚壁菌门7，8和属于拟杆菌门的细菌，9- - - - - -12它们是丰富的胃肠道门。此外，替代碳源的使用带来了第一批胃肠道代表菌门Verrucomicrobia和Lentisphearae的发现，Akkermansia muciniphila而且Victivallis vadensis,分别。13，14一个muciniphila特别是，它是一个相关的分离物，因为它是粘蛋白降解的专家，是消化道中非常常见和丰富的居民，以前没有注意到，因为它的体积小和特定的碳源需求。13，15，16
最近，新的培养方法已经开发，利用微珠或多重固体表面，并允许非常规和高通量的培养方法。17，18这样的方法可以同时培养成千上万的微生物，这对于适当地研究复杂而密集的胃肠道菌群是必不可少的。高通量培养的应用有望扩大我们对这一被忽视但重要的人体元素的认识。然而，在进化过程中，许多胃肠道微生物与宿主以及彼此之间发展出了密切的关系，这使得微生物依赖于生态系统中其他成员的代谢活动，因此几乎不可能生长为纯培养物。19作为一种替代方法，小亚基核糖体RNA (SSU rRNA)及其对应基因已被用于微生物的分类和系统发育分析。SSU rRNA基因包含约1500 bp，这是一个足够的大小进行比较序列分析。SSU rRNA存在于几乎所有的生物中，由于其保守的功能，其序列在整个进化过程中一直保持相对保守。然而，它包含九个可变区域，可用于鉴定和区分特定的微生物物种。事实上，所有的生命形式都可以使用SSU rRNA序列进行分类，这导致了古生菌作为生命的第三域(细菌和真核细菌是另外两个域)的发现，以及革命性的“生命树”的构建。20.，21SSU rRNA及其对应的基因可以直接从任何环境样本中获得，而不需要经过培养程序，这使得基本上可以检测到生态系统的所有成员，包括那些还不能培养的成员。目前，在DNA数据库中有超过40万个SSU rRNA序列，远远超过任何其他基因(http://www.arb-silva.de(2008年7月11日访问))。基于SSU rRNA分析的第一个突破性发现是，培养只占胃肠道内真正微生物多样性的一小部分(根据研究估计在10%到50%之间)(表1)．
通过比较序列分析探索生态系统的多样性是建立在物种水平的系统发育类型(即系统型)的识别基础上的。由于SSU rRNA基因序列的变异存在于同一物种的成员中，40，41有时甚至在同一微生物基因组中SSU rRNA基因的不同拷贝之间，42系统型被定义为具有一定相似程度的SSU rRNA基因序列组。然而，用于系统型定义的SSU rRNA序列相似性的临界值在不同的研究中并不一致，在97 - 99%之间。临界值越高，在同一个克隆库中发现的不同的系统型的数量就越多。43对于多样性研究，SSU rRNA序列可以使用不同的，通常是互补的方法进行靶向研究。常用的方法包括SSU rRNA基因的克隆和随后的测序，指纹识别方法，如变性梯度凝胶电泳(DGGE)和荧光原位杂交(FISH)，这可以可视化特定微生物。这些方法的吞吐量相对较低，方法的选择主要取决于要回答的问题。SSU rRNA基因的克隆提供了最详细的系统发育信息，指纹图谱最常用于比较微生物群落和监测其动态，而FISH是量化特定微生物种群的首选方法。这些方法的结合极大地推进了微生物多样性的系统发育框架，并对其生态学有了新的见解。必须认识到，研究胃肠道菌群的两种方法都不能提供关于这个生态系统多样性的绝对准确的信息，包括基于克隆和测序的“黄金标准”研究。例如，放线菌属高G+C革兰氏阳性菌，在克隆文库中经常未被检测到或代表性不足，尽管它们代表胃肠道菌群的主要部分，正如FISH使用SSU rrna靶向寡核苷酸探针所证实的那样。44，45
消化道菌群的组成通常是通过分析粪便样本来研究的，但其他肠道样本的菌群，如人类结肠和回肠的样本，也有特征。27，32，33，46，47基于SSU rRNA基因扩增子DGGE分析的指纹图谱研究表明，约半数受试者粪便样本中的优势群落并不一定代表消化道其他部分(包括结肠黏膜)中的优势群落。48，49这很可能反映了一个事实:与结肠腔内的微生物数量相比，与粘膜相关的微生物数量较少。虽然最可能是由粘膜相关微生物启动，但后者的组成可能受到到达结肠的特定基质上的生长的影响。如果这些底物在结肠末端受到限制，这也可以解释为什么粪便中某些丰富的微生物物种不再存活，这就为研究来自多个胃肠道区域的样本提供了理由。50
使用SSU rRNA基因序列分析的研究正在迅速扩展我们对胃肠道菌群多样性的认识，在引入它们的十年后，分子检测到的胃肠道系统型的数量已经远远超过了培养的胃肠道物种(图1)．一项针对人类消化道菌群多样性的出版物的深入调查表明，在描述的1200多种微生物中，只有12%通过应用分子和基于培养的方法回收，而绝大多数(~ 75%)仅作为SSU rRNA序列被检测到。51这些数值必须谨慎对待，因为也必须认识到，大多数SSU rRNA序列是从肠道样本(大部分是粪便)中提取的，仅从十几个个体中提取。考虑到胃肠道的位置和个体特有的微生物组成，这表明所描述的1200种只反映了真实微生物多样性的一小部分，据估计，真实微生物多样性由每个个体多达1000个微生物和总数超过5000个微生物组成。23，33，51，52这意味着我们对胃肠道微生物多样性的描述仍处于起步阶段。因此，有必要在进一步的培养研究、SSU rRNA测序和微生物多样性分析中开发和应用高通量方法，特别是在胃肠道的不同位置。这对于将微生物种群与宿主相关因素联系起来至关重要，如宿主基因型、年龄、健康状况、地理位置、种族起源和饮食。
胃肠道微生物的系统发育微阵列分析
如上所述，人类胃肠道中含有一个微生物群，其多样性超出了我们的想象，考虑到微生物的总数，以及它们的位置和个体特定的组成。这使得建立菌群成员和胃肠道疾病之间的联系变得复杂。目前，因果效应只被确定为经过充分研究和培养的病原体，如幽门螺杆菌，单核细胞增多性李斯特氏菌，艰难梭状芽胞杆菌和肠杆菌科的成员。53此外，有人指出，个人的健康状况与其菌群的组成和活性之间存在相关性。肠易激综合征(IBS)和肠道疾病(IBDs)，如克罗恩病和溃疡性结肠炎，与健康个体相比，往往与相当不稳定和紊乱的微生物群组成有关。54- - - - - -57必须谨慎对待这些差异，因为它们可能受到若干因素的影响，包括可能影响菌群的药物的使用。此外，IBD患者的不稳定菌群可能是由患者的疾病状态引起的，因为在复发患者和缓解患者中观察到群落结构的差异。54- - - - - -57最后但并非最不重要的是，当采样之间的时间跨度增加时，健康个体中微生物群的稳定性下降，并且在微生物群之间存在差异。5研究表明，一个人的胃肠道中有相当一部分微生物系统型持续存在了10年以上，这表明微生物区系由一个稳定的个体核心组成，由暂住的访客包围。5尽管存在这些个体差异，但有迹象表明，有些微生物系统型是不同的人共享的，这导致了一个假设，即除了代表健康个体中稳定的殖民者的个体核心微生物外，人类在胃肠道中也共享一个共同的微生物核心。58这一假设扩展了之前提出的假设，即人类胃肠道菌群是多样化的，但在每个人体内都由有限的细菌种类主导。59- - - - - -61
由于尚无法确定健康肠道的菌群，因此同样难以确定与肠道疾病有关的菌群。使这种关联复杂化的另一个因素是，这些胃肠道疾病的病因在很大程度上是不确定的，复杂的，可能是异质的，其中除了微生物群，宿主遗传和环境因素也起作用。此外，我们无法培养微生物群的所有成员，因此不可能制定关于未培养微生物在健康和疾病中的作用的假设，因为(部分)SSU rRNA序列无法提供关于有机体功能的信息。最后但并非最不重要的是，胃肠道微生物群的个体特异性组成也是一个重要因素，使微生物与宿主健康状况之间的联系更加复杂。22，62由于不同的研究小组招募了不同的人，每个人都有最喜欢的目标微生物或微生物区系分析方法，不同研究之间的比较基本上是不可能的。此外，由于检测的人数仍然很低，显然需要使用标准化方法对菌群进行高通量分析，以便在未培养细菌种群的存在或数量与胃肠道疾病之间建立统计相关的联系。
最常用的高通量分析方法是DNA微阵列。DNA微阵列基本上是玻璃表面，每个玻璃表面都有一个显微镜载玻片那么大，用数千个共价连接的DNA探针对其进行标记。这些DNA微阵列可以与DNA或RNA杂交，目前的应用包括监测基因表达(转录分析)和检测基因组DNA中的DNA序列多态性或突变。然而，也有可能使用DNA微阵列进行多样性分析(图2)．Guschin和他的同事们63描述了第一个系统发育微阵列(或多样性微阵列)，在该微阵列中，硝化细菌的SSU rRNA基因序列的寡核苷酸用于检测和识别环境样品中的这些细菌。此后，DNA微阵列技术被应用于多种生态研究中，不仅以SSU rRNA基因为靶点，还以抗生素耐药基因为靶点。64- - - - - -69最近，德桑蒂斯和他的同事展示了利用系统发育微阵列同时检测数千种微生物的巨大潜力。70本研究表明，系统发育微阵列在微生物群落结构分析方面比典型克隆库方法更有效。70除了这种一般的系统发育微阵列，还有专门的微阵列，专注于特定生态系统中的微生物群落5，71，72（表2)．其中包括一个系统发育微阵列，以口腔的微生物群为目标，和两个微阵列，专注于人类胃肠道的微生物群。
第一批用系统发育微阵列来表征胃肠道菌群的研究，展示了这种方法在深入了解胃肠道结构和种群动态方面的力量(框1)。在一项研究中，对14名新生儿进行了一年多的监测，结果显示这些婴儿的菌群相对简单和个体特异性。但在生命最初几个月的混乱中，随之而来的是向更复杂的成人样菌群发展的类似模式。77这些结果证实并扩展了早期使用DGGE分析进行的研究。25由微阵列实现的直接系统发育鉴定揭示了另一个显著的观察结果:双歧杆菌仅是被分析婴儿的总菌群的一小部分。这与之前几项研究的观察结果形成了对比，这些研究表明双歧杆菌是婴儿中最占优势的群体。78，79尽管如此惊人的发现可以部分地用技术偏差来解释(例如，引物序列不充分或细胞裂解效率低)，生物学上的解释也是可能的，因为来自不同大陆的不同研究的婴儿接受了不同的儿科治疗和饮食。77不同研究结果的差异表明，我们目前无法定义正常的胃肠道菌群，即使是其简化形式，目前也处于早期婴儿期。
除了关注健康个体的胃肠道菌群外，首次对胃肠道疾病患者进行了系统发育微阵列研究。5如前所述，常见的胃肠道疾病，如IBD和IBS，是复杂的，因为它们受微生物群、宿主遗传和环境因素的影响80- - - - - -83因此，需要全面和高通量的方法来洞察这种复杂性。系统发育微阵列分析表明，与健康个体相比，患有胃肠道疾病的人具有不同的微生物群，疾病的严重程度与与健康组差异的显著性相关。5一个引人注目的观察结果是，与健康个体相比，肠易激综合征患者的微生物群组成具有更多的异质性。5这可以解释为，肠易激综合征被称为基于不同临床症状的异质性障碍。84尽管胃肠道菌群异质性增加，但一个显著的观察结果是，在肠易激综合征中，厚壁菌门的成员受到的影响最为显著。这与之前的系统发育微阵列研究一致，表明厚壁菌门比拟杆菌门和放线菌门更受环境变化的影响。5这表明厚壁菌门的改变可能是肠易激综合征的候选生物标志物。厚壁菌门是胃肠道菌群中最多样化和最丰富的门，由各种各样的未培养的有机体组成。因此，大多数厚壁菌门的功能尚不清楚，很难假设它可能是什么。因此，解释观察到的趋势只可能对少数微生物群，如RoseburiaSpp .，它们是肠道中产生丁酸盐的菌株之一。85例如,Roseburia在腹泻型肠易激综合征患者中，5这增加了丁酸盐对人体健康影响的争议。86，87关于这些胃肠道疾病，显然获得更多关于厚壁菌门的功能的认识是至关重要的。为了克服大多数厚壁菌门在不久的将来仍未培养的问题，需要用培养无关的方法来研究功能。
系统发育微阵列的首次应用已经为与健康和疾病相关的微生物群组成和动力学提供了新的见解，这些方法对未来的研究很有前途。然而，与其他微生物学方法一样，系统发育微阵列的应用也有其局限性。系统发育微阵列分析依赖于核酸的分离和随后的聚合酶链式反应(PCR)对SSU rRNA基因的扩增，这很容易受到技术偏差的影响。不幸的是，这些都是与培养无关的技术的普遍缺陷，应该尽可能地减少。此外，系统发育微阵列的动态范围仅涵盖胃肠道中存在的主要微生物。另一方面，目前有大量的群体和物种特异性定量PCR (qPCR)方法，可用于定量属于人类胃肠道菌群的不同系统发育类群。88- - - - - -90这些特异性PCR协议可以与系统发育微阵列分析相结合，这将允许确定低丰度群的多样性和相对丰度。这可能对研究病原体或益生菌的种群动态特别有意义，因为它们通常存在的数量很少。
总之，第一个基于系统发育微阵列的研究通过展示某些微生物种群和宿主因子之间的相关性，为胃肠道生态提供了新的见解。为了确定某种相关性的重要性，接下来要解决的问题是这种相关性是否反映了一种因果关系，如果是的话，观察到的影响的基础是什么机制。回答这类问题不能通过基于SSU rRNA基因的方法，而需要结合基于功能的方法，包括在胃肠道研究中所谓的元“组学”方法的应用，这将在下一节中讨论。
宏基因组学和其他基于社区的方法
基于SSU rrna的方法在描述人类胃肠道微生物多样性和发现微生物与特定健康状态之间的潜在联系方面是卓有成效的。然而，用这种方法得到的结果不能在描述微生物多样性之外进行解释，因为这些微生物的潜在功能无法从SSU rRNA数据中提取。这意味着疾病状态和微生物存在之间的相关性无法解释微生物的存在是疾病的结果还是原因。这意味着需要其他方法来深入了解微生物在人类胃肠道中的潜在作用，以及它们与健康和疾病之间的关系。在这方面，从被称为病原体的分离物中获得了许多见解，并在实验室中得到了很好的特征。动物和体外模型揭示了这些微生物与宿主相互作用的策略，此外，它们基因组序列的可用性允许发现参与这些相互作用的基因。除了病原体，共生菌及其在胃肠道中的作用也被以类似的方式研究。戈登和同事的开创性工作91- - - - - -94其他研究表明，微生物定殖提高了宿主的营养和防御功能。此外，还研究了宿主对微生物的影响。94，95这些所谓的还原论方法提供了对单个生物体新基因和功能的洞察，可作为基于社区的研究的模型。
模型系统为宿主和微生物之间的交流机制提供了详细的见解。然而，在理解模型系统中的这些相互作用与理解复杂生态系统(如人类胃肠道)中的这些相互作用之间仍有巨大的差距。在不需要培养的情况下深入了解微生物的潜在功能和活动的一种方法是执行宏基因组学和其他群落方法(框1)。宏基因组学是一种基于dna的方法，以深入了解微生物群落的遗传潜力，而其他的元“组学”方法关注活性生物标记物，如信使RNA、蛋白质或代谢物(图3)．宏基因组学被定义为对从生态系统中收集的基因组的研究，可用于研究微生物群落的系统发育、物理和功能特性。96宏基因组学是通过从微生物群落中提取DNA，然后在合适的宿主中克隆DNA片段(通常大肠杆菌)使用载体，如fosmid或细菌人工染色体载体。这就产生了一个可用于序列驱动或函数驱动分析的宏基因组库。序列驱动分析主要是为了获得生态系统遗传多样性的快照，而功能驱动分析则是为了筛选文库中的新酶或感兴趣的特定功能。
从对人类胃肠道(GI)菌群的高通量分析中获得的新见解
人类消化道菌群由大量未培养的微生物组成，以厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门为主
在健康成年人中，人类胃肠道菌群在一个稳定的个体核心系统型上下波动，这受宿主遗传、环境和随机因素的影响
在婴儿中，胃肠道菌群从不稳定的混乱群落向稳定的成人群落发展
厚壁菌门的丰度和多样性的降低通常与肠道疾病和肠易激综合征有关
人类消化道微生物群具有丰富的功能，对人体宿主至关重要
来自健康成年人的人类胃肠道微生物群由一个功能统一的核心组成，是基因转移的热点
功能驱动宏基因组学为发现具有特定功能的新一类基因提供了巨大的可能性。这些特征的筛选需要在用于宏基因组文库构建的宿主中，对位于宏基因组克隆中的基因进行功能转录和翻译。大肠杆菌是构建metagnomic文库最常用的宿主，据预测，它可以表达随机克隆的环境DNA高达40%的功能潜能。97基于酶活性测定的功能驱动宏基因组研究已经发现了新的活性，如小鼠结肠中的β-葡聚糖酶，98瘤胃中的细菌水解酶，99以及口腔内的抗生素耐药性。One hundred.最近，一种表现型方法被用于筛选具有调节体外上皮细胞生长能力的宏基因组克隆。101这种方法表明，在胃肠道中识别宿主-微生物相互作用的潜在新机制是可能的。这些类型的筛选方法对于筛选胃肠道菌群中存在的有益或有害功能非常有用。随后，负责被研究功能的基因的表达可以被原位监测，并作为干预研究的潜在生物标志物。
必须认识到，功能筛选是相当费力的，因为相对较大的宏基因组库必须进行筛选，以获得每个酶筛选的少量阳性。99为了克服这一缺陷，一种称为底物诱导基因表达筛选的高通量筛选方法被开发出来，它允许荧光激活细胞分选，其中分解代谢基因被各种底物激活。102虽然这种方法对于高通量筛选人类胃肠道菌群以发现新的酶编码基因看起来很有前景，但阳性识别依赖于宿主的几个要求，包括诱导底物的识别和运输以及宿主表达克隆插入物上相应基因的能力。
序列驱动的宏基因组学方法被用来创建一个生态系统中存在的遗传潜力的目录，这对于洞察特定生态系统的功能可能是富有成效的。序列驱动宏基因组学已经被应用于研究多种生态系统，第一个宏基因组学方法是在人类胃肠道上进行的，描述了人类粪便中病毒群落的多样性。103这项研究表明，粪便中的病毒群落是非常多样化的，由大约1200个病毒基因型组成，其中大多数病毒序列与已知感染革兰氏阳性菌的噬菌体具有最高的序列相似性。如前所述，革兰氏阳性细菌，包括厚壁菌门和放线菌门，在基于SSU rRNA基因的研究中被确定为胃肠道菌群的优势成员。第一种原核序列驱动宏基因组方法专注于从健康个体和克罗恩病患者收集的粪便样本中宏基因组库中所代表的SSU rRNA序列。104这项研究表明，与健康受试者相比，克罗恩病患者的厚壁菌门的复杂性显著降低。这与基于SSU rRNA基因的观察一致，包括那些使用系统发育微阵列的观察。5在另一项研究中，研究人员调查了人类消化道菌群的“移动宏基因组”。本研究开发了转座子辅助捕获技术，并将其应用于人类胃肠道中存在的质粒编码基因的研究。105除了参与质粒复制和动员的基因外，还可以检测到编码磷酸酯酶或磷酸水解酶的基因。除了这些靶向序列驱动宏基因组方法，大规模序列驱动宏基因组方法也被应用于研究胃肠道生态系统的遗传潜力。106，107第一项研究表明，结肠菌群中的许多基因代表着对宿主至关重要的功能，如维生素的产生，这通常被归因于菌群。106值得注意的是，该文库中没有检测到与拟杆菌门(Bacteroidetes)相关的序列，拟杆菌门是结肠中占主导地位的微生物群之一，这表明细胞裂解、DNA提取和克隆过程可能对文库中所代表的遗传多样性产生重大影响。最近，一种比较宏基因组学方法被描述为比较和对比13个受试者的人类结肠的遗传多样性，包括成人和婴儿。107本研究表明，人类微生物区系是基因横向转移的热点。此外，本研究表明，婴儿的基因组特征较不复杂，个体特异性较低，而成人的基因组特征较复杂，个体间功能一致性较高。后一项发现证实了一项建议，即所有人类胃肠道微生物群共享一个共同的微生物核心，尽管它们的组成因人而异。58
序列驱动的方法会产生大量分散的序列片段，这意味着后宏基因组分析的特殊工具是必不可少的。虽然已经开发出软件包来重新组装测序的基因组片段，但宏基因组学的一个主要限制是生态系统中的遗传多样性是巨大的。尽管新的、相对便宜的测序技术不断发展，如454焦磷酸测序，108这将导致宏基因组序列数量的增加，目前几乎不可能对复杂的生态系统，如人类消化道微生物群获得合理的覆盖。尽管如此，这些原始序列信息可以通过比较宏基因组学进行分析，这些类型的分析已经可以揭示特定的或在特定生态系统或生态位中丰富的基因的识别。109，110
必须认识到，在宏基因组文库中检测到的基因并不一定意味着这些基因在功能上是重要的。因此，宏基因组学应该更多地被认为是基于活性的方法的目录，而其他的元“组学”方法，使用RNA、蛋白质和代谢产物作为目标，是更好的方法来洞察生态系统中微生物的活性和功能(图3)．这些元“组学”方法仍处于初级阶段，111但我们预计，在不久的将来，它们将被广泛使用。
结束语和未来展望
十多年来，人们已经认识到，人类消化道菌群的一个主要部分没有培养的特征。这使得SSU rRNA及其对应基因的序列分析得以应用于人类消化道菌群多样性的研究，极大地拓展了我们对消化道生态学的认识。然而，这些方法已经表明，胃肠道菌群是个体和特定位置的，它的多样性是巨大的，有数以千计的新微生物物种有待发现。51正如本文所描述的那样，这为引入新的高通量和综合技术来研究人类胃肠道中的微生物群提供了论据。
高通量系统发育微阵列的实现允许在一次实验中同时分析数千种微生物，因此，对于研究健康和疾病中胃肠道菌群的种群动态非常有吸引力。结果发现，婴儿体内菌群的发展最初是混乱的，但在1年后趋于稳定，形成类似成人的群落。77此外，系统发育微阵列分析表明，人类微生物群在稳定的定植者的单个核心周围波动。5最后，但并非最不重要的是，特定微生物群的存在或数量与肠易激综合征(IBS)和肠易激病(IBD)等胃肠道疾病之间已经建立了重要联系。5因此，很明显，系统发育微阵列在胃肠道研究中的应用将在不久的将来增加我们的知识。然而，系统发育微阵列的最新状态将始终依赖于新的胃肠道驻留者的发现，因此，持续的SSU rRNA基因文库测序和新型胃肠道驻留者的培养是必不可少的。
很明显，系统发育微阵列将使我们能够建立微生物群和宿主特征之间的相关性。然而，这并不会导致微生物功能的外推，因为大多数胃肠道微生物只被认为是部分SSU rRNA基因。因此，需要宏基因组学和其他元“组学”方法来深入了解胃肠道微生物群的遗传潜力和活性。这些元“组学”领域还不到5年的历史，而它们在人类胃肠道研究中的应用则更早。因此，从元“组学”方法得到的数据的分析和解释仍处于初级阶段。我们期望在未来几年里开发和改进许多新的技术程序，不仅涉及湿实验室技术，如焦磷酸测序和功能筛选工具，而且还涉及生物信息学领域，以分析通过这些方法获得的海量数据。尽管如此，元“组学”方法的第一个应用已经证明了它们在本文中所讨论的能力，我们预计在不久的将来该领域将出现爆炸性增长。
在不久的将来，只有整合所有的还原论和元“组学”方法才能提供对胃肠道菌群的充分了解，因为这些方法通过提供胃肠道拼图的不同部分而相互补充。例如，对不同细胞培养物的分析将导致个体有机体的新基因和功能的发现，因此，作为元“组学”方法的里程碑。这种整合对于解释来自元“组学”分析的数据至关重要，因为我们的预测能力在人类消化道菌群的第一个宏蛋白质组学研究中得到了证明。112
总的来说，对胃肠道研究人员来说，这将是一个充满挑战的未来。随着本文介绍的新型高通量技术的引入，将有可能首次获得微生物系统型和活动与人类健康之间在统计上相关的联系。最终，这将导致生物标志物的发现，将帮助我们了解和预测我们肠道中的微生物生活，这是消化道微生物生态学家的梦想。
参考文献
脚注
利益冲突:一个也没有。