人是一个超级生物体,体内有一个先天遗传来的人的基因组(大约2万5千个基因),同时,还有一个后天获得的共生菌群带到体内的所有基因组信息形成的第二个基因组叫微生物组(大约数百万个基因)。超过90％的共生微生物生活在肠道里,称为肠道菌群,其细胞数量是人体自身细胞数量的10倍,依靠人体没有消化的食物残渣和肠道分泌的黏液和脱落的死细胞作为营养来维持很高的种群水平。活跃生长的肠道菌群会产生大量的生理活性物质,包括短链脂肪酸、维生素以及抗炎、镇痛和抗氧化等有益健康的产物,也包括神经毒素、致癌物质和免疫毒素等可能危害健康的产物。这些产物会进入血液,直接调节人体基因表达、影响人体免疫和代谢过程。因此,人的表型由两个基因组的信息内容及其分子互作来决定的。这两个基因组必须和谐共处,才能维护人体健康表型。不合理的膳食结构会破坏菌群结构,将其从一个维护健康的"伙伴",转变成引起慢性疾病的"病原物"。越来越多的证据表明,菌群失调造成内毒素入血引起的慢性炎症是推动肥胖、糖尿病等代谢疾病表型发展的重要致病因素之一。例如,我们从一个重度肥胖患者肠道里分离到一个占绝对优势的能产内毒素的条件致病菌阴沟肠杆菌B29,单独接种到无菌小鼠中,可以引起严重的肥胖表型,包括炎症、胰岛素抵抗和脂肪过度积累等,表明肠道菌群的某些具体成员具有引发代谢疾病的能力。因此,在研究人体代谢表型组时,需要关注肠道菌群的贡献。通过对尿液的代谢组学分析可以表征人体的代谢表型特征；通过对粪便样品的元基因组学分析可以表征肠道菌群的功能基因组学特征,通过对这两个组学数据的全局性关联分析,可以找到对代谢表型有贡献的肠道细菌的基因组。我们使用这个研究策略,在成功实现对遗传性肥胖的有效营养治疗的同时,从大样本的元基因组序列中直接拼接得到上百个优势肠道细菌的高质量基因组草图。根据这些细菌的基因组丰度与尿液代谢物的关联分析,找到了能够把胆碱转化为三甲基胺(TMA)的细菌,而TMA 在进入血液后可以被肝脏的黄素单加氧酶催化成可以促进冠状动脉粥样硬化的毒素三甲基胺氧化物(TMAO),因此,这些细菌可能对代谢疾病的发展有推动作用。深入研究肠道菌群对人体代谢表型组的贡献对于揭示人体代谢疾病的发生机理、开发新的用于慢性病防治的食品具有重要意义。