科學家們使用來自300多個人類糞便微生物群移植的數據來獲得對兩個腸道微生物群“發生衝突時”會發生什麼的生態理解。糞便微生物群移植（FMT）是將下層腸道的液體和微生物從一個人轉移到另一個人。它有時被用來治療腸道炎症性疾病，如潰瘍性結腸炎和細菌感染。它的一種形式最早記錄於4世紀的中國。然而，直到20世紀50年代，它才被引入西方醫學。在過去20年裡，它已經穩步獲得了突出的地位。
由歐洲分子生物學實驗室（EMBL）的Peer Bork小組領導的一個科學家小組，以及他們在荷蘭和澳大利亞的合作者，現在已經利用這種不尋常的醫療手術提出了一個問題–當兩個腸道微生物組混合在一起時會發生什麼？
答案可能為更好地治療腸道疾病的策略提供了線索。它還可以為微生物物種在複雜的自然生態系統中的行為和互動提供更豐富的理解。
儘管臨床試驗已經確定，FMT可以有效地治療某些腸道疾病，但其作用方式仍然不清楚。一些研究人員假設，捐贈者的腸道微生物組具有有益的特性，有助於使接受者的腸道恢復到健康狀態。然而，這一點從未被系統地調查過。
Sebastian Schmidt說：“‘超級捐贈者’假說在從業者中廣為流傳：它假定找到‘好的’捐贈者對FMT的臨床成功至關重要，而且一個好的捐贈者將對許多不同的病人有效。”他是9月15日發表在《自然醫學》上的一項新研究的第一作者。
然而，利用來自300多個FMT的臨床和元基因組學數據，科學家們發現，可能主要是接受者而不是捐贈者決定了這種手術產生的微生物組合。這是在Peer Bork小組2016年的一項研究的基礎上進行的，該研究表明，來自捐贈者的微生物菌株可以與來自患有代謝綜合征的接受者的微生物菌株共存。
該團隊開發了一種機器學習方法來剖析決定FMT后微生物動態的因素，包括個別微生物物種的存在或不存在。他們的研究結果顯示，物種豐富度（衡量接受者的腸道微生物組在移植前的多樣性），以及接受者的腸道微生物組與捐贈者的不同程度，都是決定哪些物種將在移植後生存和發展的主要因素。
這項研究和2016年研究的另一位第一作者Simone Li認為，從生態學的角度來看，他們的結果很有趣。她說：“能夠在一個全新的環境中茁壯成長和生存不是簡單的任務，尤其是在像人類胃腸道這樣的動態環境中，那裡的酸度、氧氣水平和營養物質等都在不斷變化。隨着我們走向更安全的基於微生物的治療方法的選擇，什麼東西進入只與它們是否停留足夠長的時間來提供預期的好處一樣重要。”
如果研究人員將FMT手術視為生態實驗，將整個微生物生態系統置換到有預先存在的生態系統的新地點，他們可以得出重要的結論，即哪些因素有助於決定細菌在新環境中的“定居”程度。
正如該研究的通訊作者Peer Bork所指出的，這也可能有重要的實際應用。“隨着我們對FMT之後的腸道生態過程的理解的提高，我們可能會發現與臨床效果的更精確和更有針對性的聯繫–例如，只取代特定的菌株（如病原體），同時盡量減少對微生物組其他部分的‘附帶’影響。”
儘管這項研究主要涉及細菌和古細菌，它們共同構成了腸道微生物組的90%以上，但科學家們預計，未來的研究還可能納入來自真菌、其他真核生物和病毒的數據，以獲得這一過程的更全面的觀點。
“我希望（並相信）我們的發現將有助於在未來設計更有效的FMT方案。我們提供的數據表明，當你旨在調控受體的微生物組時，哪些參數值得調整（哪些不值得）。從長遠來看，這也可能為‘下一代’個性化益生菌治療的設計提供參考，” Schmidt說。