微生物是生物界的一個大類群，它們的身影無處不在。空氣、土壤、海洋湖泊，到處都有。
我們人的身上也有微生物，主要分佈在人身體體表及與外界相通的腔道里，口腔、鼻腔、咽喉、腸道以及泌尿生殖道等部位都有大量的微生物。胃腸道細菌的種類繁多且數目巨大，約佔機體微生物總量的78%，人類腸道微生物的數量有1014之多，約為我們身體細胞數量的5～10倍。更不可思議的是，人體每天排出的糞便，其乾重的1/3都是細菌。人類等動物的腸道具有高溫、缺氧、營養物質豐富等特點，是非常適合微生物生存的場所。
鼠腸道菌群及其生理功能
鼠類的共生微生物有兩種來源：垂直傳播：出生時來自母體的微生物。水平傳播：來自環境和周圍同伴的微生物。對於鼠類來說，垂直傳播的微生物佔主要部分。
在鼠類的腸道中生活的腸道菌群按照功能可分為三類：一、共生菌群：主要有擬桿菌、梭菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌等，這些菌最為龐大，佔到了腸道菌群的99%以上，它們與寄主形成良好的合作關係，可以輔助消化多種食物，還可以保護腸道。二、條件致病菌群:主要有腸球菌、腸桿菌等。這些菌數量不多，當腸道處於健康狀態時，共生菌群佔壓倒性優勢，條件致病菌群就不會致病；但如果共生菌群被破壞了，條件致病菌就會引發多種腸道疾病。三、致病菌群：如沙門氏菌、致病大腸桿菌等，這些菌是健康的破壞者，當它們通過食物或者其他途徑進入腸道，且數量佔上風時，就可導致腹瀉和食物中毒等。
研究人員已經對數十種哺乳動物的腸道菌群組成結構進行了分析，發現宿主的食性不同會影響腸道菌群的多樣性。如生活在中國的兩種鼠兔高原鼠兔（Ochotona curzoniae）和達烏爾鼠兔(Ochotona dauricus)，後者主要分佈在內蒙古草原，分佈面積很廣，食物資源不同，土壤中微生物結構有差異，導致不同區域的達烏爾鼠兔腸道菌群差異顯著。
鼠腸道微生物的重要作用
鼠類腸道中的微生物王國對鼠類自身的生長和繁殖發揮著重要的作用，首先是參與鼠類體內糖類和蛋白質的代謝過程，促進鐵、鎂、鋅等元素的吸收；其次可以影響宿主的行為和能量代謝，幫助宿主適應環境；再者能夠調節免疫系統功能並抑制病原菌感染；最後還有調節情緒和緩解焦慮的作用。
1、幫助鼠消化和吸收能量
腸道細菌最重要的功能是幫助消化和吸收，它們可以提供許多宿主不具備的酶和生化代謝通路，通過發酵降解多糖（澱粉、纖維素、膠質）和沒有被吸收的寡糖從而產生能量。這些細菌的發酵產物被宿主吸收之後，能提供機體約10%的能量來源。
布氏田鼠（Lasiopodomysbrandtii）是生活在內蒙古草原的一種可愛又頑強的齧齒動物，屬於倉鼠科田鼠屬，體形小、不冬眠，是嚴格的植食性鼠。布氏田鼠的盲腸發達，可以分解植物的纖維素，在這個過程中起關鍵作用的就是微生物。微生物把盲腸變成了一個大發酵罐，可以幫助布氏田鼠更好地吸收營養。布氏田鼠盲腸內主要的腸道菌有擬桿菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）、變性菌門（Proteobacteria），其中厚壁菌門中的乳桿菌（Lactobacillus）和擬桿菌門中的雙歧桿菌（Bifidobacterium）是有益菌，能促進蛋白質、單糖及鈣、鎂等營養物質的吸收，產生維生素B族等大量有益的物質。腸道菌群除了能分解多糖、促進消化吸收外，還會產生大量短鏈脂肪酸，這些短鏈脂肪酸是結腸的好養料，供結腸細胞的生長和發育。腸道微生物對於脂肪的積累也起不小的作用：有一項研究將相同年齡和遺傳背景的無菌小鼠和正常小鼠喂以標準飼料後，無菌小鼠的食物攝入量增加了29%，但體重卻降低了42%。如果再將正常小鼠的腸道菌群移植到無菌的小鼠體內，2周後無菌小鼠的脂肪反而增加了60%，併產生胰島素抵抗。這個實驗說明了腸道微生物與鼠的身體脂肪積累有很大的關係。
2. 幫助鼠適應周圍的環境
在自然環境中，季節變化會導致野生動物的食物資源和食物種類都發生改變。為了消化不同類型的食物，腸道菌群能夠感應鼠的食物和季節性環境因子的變化，並做出適應性調整，進而調控鼠的能量代謝。如隨著季節的變化，森林姬鼠（Apodemusdraco）的食物由昆蟲為主轉變為以植物的種子為主，同時腸道中菌群中乳酸菌屬（Lactobacillus）所佔的比例逐漸降低，而另枝菌屬（Alistipes）和螺桿菌屬（Helicobacter）所佔的比例則顯著升高。
隨季節變化，許多鼠會選擇在冬季冬眠或蟄眠以應對飢餓和寒冷。冬眠動物的腸道微生物會怎樣變化呢？多紋黃鼠（Ictidomys tridecemlineatus）是一種典型的冬眠動物，它們在夏季攝食量高，身體儲存大量脂肪，到了冬季就進入冬眠狀態，降低體溫和代謝率，慢慢消耗脂肪以維持生存。多紋黃鼠的腸道（尤其是盲腸）主要被三類菌佔領著，分別是擬桿菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）和疣微菌門（Verrucomicrobia）。多紋黃鼠在冬眠時期盲腸內的腸道菌群結構會發生劇烈變化，豐富度和多樣性都會減少。厚壁菌門的數量下降，而擬桿菌門的數量會增加，北極黃鼠也有與其相似的現象。
冬眠期間腸道菌是怎麼生活的呢？其實一些腸道微生物僅僅依靠鼠的粘液、脫落的上皮細胞營養物質、胰腺分泌物和膽汁就可以生存。達烏爾黃鼠（Spermophilus dauricus）也是典型的冬眠動物，它在冬眠時期腸道微生物的多樣性也會大大降低，而夏季又會恢復，這種週期的變化對於脂肪的積累和消耗是很有幫助的。
3. 守護鼠的健康
現在人們越來越認識到腸道菌群的有益功能。正常菌群的生長和繁殖會在動物體腸道內形成一層菌膜屏障，抑制並排斥過路菌群的入侵和群集，調整宿主與微生物之間的平衡狀態。
從健康的角度來說，腸道菌群的代謝產物乙酸和丙酸能調節糖代謝，降低血糖和血脂水平。研究人員建立高膽固醇血癥的倉鼠模型，發現其腸道的雙歧桿菌濃度與高密度的脂蛋白呈正相關關係，說明腸道菌群能幫助膽固醇排出和降低血脂。腸道中的優勢菌乳酸菌和雙歧桿菌，都可以發酵多糖產生乙酸和乳酸，以抑制病原微生物生長，有抗感染和除毒素的功能。
腸道菌群的保護健康作用可以不僅僅如此，它們還有健腦的功效：腸道菌群可以影響小鼠的大腦神經系統發育。研究表明鼠類腸道細菌可控制大腦內小膠質細胞的成熟過程及其功能，而小膠質細胞在帕金森症及阿爾茨海默氏症等疾病中扮演重要角色。也就是說，腸道菌群與帕金森症及阿爾茨海默氏症有著重要的關係，說不定可以成為治療這些疾病的新思路。
腸道菌群還可以分解有毒物質，如生活在美國西部的莫哈維沙漠的沙漠林鼠（Neotomalepida），其食物是石炭酸灌木，這種灌木的葉子上有一種有毒物質會嚴重損害老鼠、兔子等齧齒動物的腎臟和肝臟。如果其他動物不小心吃了就會中毒，但沙漠林鼠則完全不用擔心，因為它們的腸道菌群（尤其是抗毒細菌）會把所食植物產生的有毒次生代謝物給消化掉，從而保障了宿主的健康。這樣沙漠林鼠就能夠享用其他動物不能享用的植物了。
4. 調節鼠的情緒
現代社會的抑鬱症也與腸道微生物有密切關係。控制人類以及某些哺乳動物情感的五羥色胺、多巴胺等激素，有95%是在腸道里面合成的。科學研究發現無菌小鼠血液中的羥色胺濃度明顯低於自然小鼠，如果向無菌小鼠腸道植入適當的腸道菌群，它們血液的羥色胺濃度便可以恢復正常，自然也會感到愉快，緩解抑鬱。同樣的，腸道菌群失調也會引起焦慮症，例如空腸彎曲菌(Campylobacter jejuni )的入侵，破壞了小鼠腸道微生物平衡，便可引起小鼠焦慮樣行為。
總之，鼠類可以在腸道菌群的幫助下更好的生存下來，腸道菌群可以根據季節和食物的變化而作出相應的適應性調整，還可以改變其身材。人類是否也可以藉助微生物的作用，像鼠一樣該胖的時候就胖，該瘦的時候就瘦呢？或者通過改變腸道菌群來治療抑鬱和調節情緒呢？對鼠的研究告訴我們這完全是可以實現的，未來科學家終將會把腸道微生物功能的祕密解開，人類的夢想就會變成現實。
作者王德華，系中國科學院動物研究所研究員
作者薄亭貝，系中國科學院動物研究所碩士研究生