人体内存在成百上千的细菌物种，这些细菌物种被称为微生物组（microbiome）。胃肠道，尤其是结肠是最高密度和最高多样性细菌物种的家园。人体是否健康与肠道内的菌群结构息息相关。肠道菌群在长期的进化过程中，通过个体的适应和自然选择，菌群中不同种类之间，菌群与宿主之间，菌群、宿主与环境之间，始终处于动态平衡状态中，形成一个互相依存，相互制约的系统，因此，人体在正常情况下，菌群结构相对稳定，对宿主表现为不致病。那么，这些生物体是如何能够在肠道留存并且旺盛生长的呢？
美国加州大学一个由生物学家Sarkis Mazmanian领导的研究小组认为他们已经初步找到了答案：至少在一种常见细菌群中，一组基因促使其稳居在肠道中。目前，相关论文发表在近期出版的Nature杂志上。
同种竞争
拟杆菌属是人类微生物组中最丰富的菌属之一，其包含几十个细菌物种。该均属的细菌不同于大多数的其他肠道细菌，可以在实验室中进行培养，还可以对其进行遗传改造诱导特异突变。脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）是拟杆菌属的代表菌株。
研究人员首先将一些不同的细菌物种导入到一只小鼠体内，观测它们是否会为了定居于肠道而彼此竞争。结果它们看起来似乎相安无事。随后，研究人员将脆弱拟杆菌移植到小鼠体内，并用相同的菌种接种小鼠。研究人员惊奇地发现，尽管同一物种已经在小鼠体内定居，新导入的细菌不能在肠道中持续留存。
肠道环境中可以容纳数百个物种，为什么相同的物种会存在竞争？当然不会是因为缺乏空间或是营养物质。
饱和微环境假说
为了解释这些现象，研究人员提出了一个所谓的“饱和微环境（niche）假说”。
这一假说认为，肠道内特定的局部环境达到饱和后，生物体将排除相同物种以占据该微环境，但是它不会阻止其他密切相关的物种在肠道寄居。科研人员通过遗传筛查手段发现一组基因是脆弱拟杆菌物种特异性定居的必要条件，并将其命名为共生定居因子（commensal colonization factors, CCF）。
那么饱和微环境到底是什么呢？结肠中充满了食物、粪便和细菌等的混合体，它无法为生物体的掠夺和占据提供过多空间。研究人员表示，饱和微环境其实是宿主组织，也就是肠道自身的一个组成部分。
这一假说此前被认为一个“异端”学说，因为该领域的其他研究人员认为机体肠道中的所有细菌都生活在肠道中心的肠腔内，与宿主零接触。这一观点背后的理论基础是，如果细菌与宿主有接触，就会引起一些免疫反应。
然而，研究人员利用先进的成像技术对存在有脆弱拟杆菌的小鼠结肠组织检测后发现，一小部分的微生物生活在结肠的隐窝（crypt）中。细菌在隐窝内可以避免受到不断流动通过胃肠道的物质的伤害。
在隐窝中安身立命
为了探了CCF系统是否参与调控细菌定居在隐窝中定居，研究人员给无菌小鼠结肠内注入一种无CCF系统的突变细菌，结果发现这些细菌无法移居到隐窝内。
Sarkis Mazmanian教授说：“隐窝中存在一些未知的物质，正常的脆弱拟杆菌来通过CCF系统利用这些物质谋得立足之处。发现隐窝是该领域的一个重大的进展，因为它证实细菌与宿主发生了接触。并且在这项研究所完成的全部实验中，稳态得以维持。因此，我们认为，隐窝可能就是拟杆菌属以及有可能其他类型的细菌安身立命的场所。本研究确定了CCF系统是细菌定居和生长的一种机制，并发现了结肠中的隐窝是物种特异性的，从而解答了该领域长期以来关于微生物建立和维持长期定居机制的谜题。”
该研究的参与者、加州大学的S .Melanie Lee博士说:“我们研究的还只是极少数的生物，尽管它们的数量丰富，但很显然它们不能代表肠道中所有的生物。许多其他的细菌没有CCF基因，因此现在的问题是：这些生物是否以某种方式与拟杆菌属的相互作用，实现了自身的移居、增殖或者定位？”
该研究小组的下一步研究计划是调查功能性异常的细菌（例如无法存留于隐窝）,是否可能会影响整个微生物组以及导致身体疾病状态。
