序曲 另外的90%
2000年5月，也就是人类基因组“工作框架图”公布的几周前，在美国纽约州冷泉港实验室（Cold Spring Harbor Laboratory）的酒吧里，科学家们对下一阶段的人类基因组计划倍感兴奋，因为接下来，基因序列将被分解为功能单位，也就是基因。在这些科学家之间流传着一个笔记本，本子上写着一个有奖竞猜，内容是许多科学家都在思考的问题：人类究竟有多少个基因？
负责破译14号及15号染色体的团队的负责人、高级研究员李·罗恩（Lee Rowen）一边抿着啤酒，一边思考着这个问题。基因制造出作为生命基础的蛋白质、组成人类这么复杂的生物体，照理说人类的基因数量应该很多，高于小鼠（23000个），或许也高于小麦（26000个），并且应毫无疑问地大幅高于线虫（20500个）——发育生物学家最喜欢用的实验物种。
尽管对人类基因数量的猜测一般都高于55000个，最高甚至达到150000个，但罗恩却认为应该是比较低的数字。她当年预估的数量为41440个，来年的第二次推测又降为25947个。2003年，罗恩赢得了竞猜活动，她提出的数字最接近当时即将完成的测序，是165个预测数目中最低的，而最终的基因数实际上低于所有科学家的预测，仅有21000个。
人类基因数量仅比秀丽隐杆线虫（C.elegans）多出一点，只有水稻的一半，甚至小小水蚤的基因数量（31000个）都胜过我们。这些生物都不会说话、创作，也无法像人类一样理性思考。你或许与参加竞猜活动的科学家一样，认为人类的基因数量远比稻属植物、线虫和跳蚤多，毕竟基因制造蛋白质，蛋白质组成我们的身体，而以人体复杂精细的程度，理应需要更多的蛋白质，也就应当有更多的基因，至少应该比线虫多吧？
但人体并不只靠这21000个基因维持运作。我们并非独自生存，每个人都是一个超有机体（superorganism）——不同物种的集合体。这些物种并肩合作，来维持我们身体的运作。我们的细胞虽然体积更大、质量更大，但在数量上，与“住”在我们体内及体外的微生物比例仅为1:10。[1]这100万亿个微生物被称作“微生物区系”，其中大多数是细菌，是能用显微镜观察到的单细胞生物。细菌以外的其他微生物分别为病毒、真菌及古菌。病毒非常微小、结构单一，挑战着我们对于组成“生命”的物质的认识，并且完全依靠其他生物的细胞来复制自己。生活在我们身上的真菌大多是酵母菌，它们同样是非常微小的单细胞生物体，但结构比细菌更复杂。古菌与细菌较为相似，但在生物演化上和细菌完全不同，就像植物和动物的差异。寄生在人类身体中的微生物共有440万个基因，这就是微生物组：微生物区系的基因集合体。这些基因和21000个人类基因合作，维持我们身体的运作。由此看来，你只有一半是人类。
简化的演化树，展示了生物三域及真核生物域的四界
我们现在知道，人类基因组的复杂性不仅受基因数量影响，也与基因制造的不同蛋白质组合有关。实际上，比起乍看之下的基因组编码功能，人类和其他动物都能从自身的基因组中获得更多的功能。我们体内微生物的基因只会让情况更为复杂，但这些结构单一的生物体也让人体能够更快速地演化。
想要研究这些微生物，关键在于能否利用培养皿内的培养基（血液、骨髓，或是加了糖的胶状物）来培养它们。这是一项困难的任务，因为住在人体肠道内的大部分微生物还没演化到能够在有氧环境中生存，它们一接触到氧气就会死掉。而且，用培养皿培养微生物，就意味着科学家必须推测出它们生存所需的营养素、温度及气体，若没有找到适合它们生存的环境特性，就无法做更进一步的研究。培养微生物就像是拿着名册在课堂上点名——如果不念出学生的名字，你就无法知道他们有没有来上课。多亏参与人类基因组计划的科学家的努力，使得DNA测序既快速又便宜，如今的技术让微生物研究就像在进门前核验身份一样简单，甚至可以对那些你没有预料到的结果做出解释。
人们对人类基因组计划的期望非常高。基因被视为人类的关键所在，是打开蕴藏疾病奥秘的神圣宝库的钥匙。投入了27亿美元的第一份人类基因组“工作框架图”于2000年6月完成时（比预计时间提前了几年），时任美国总统克林顿宣布：
但在接下来的几年间，在完整DNA测序对医学研究的贡献上，全世界的科学记者陆续表达了失望之情。尽管这份破译人类自身的说明书在几种重要疾病的治疗上取得了不能否认的成就，但却不如人们预期中的那样，能解开大多数常见疾病的病因。在患有某种特定疾病的患者中寻找基因差异，并没有发现预期中的与疾病有直接关联的基因变异，而只找到了数十或数百个与疾病有微小关联的基因变异，这些基因变异很少能直接导致特定的疾病。
在21世纪初，我们还没有认识到这21000个基因并不是全部。人类基因组计划发明的DNA测序技术，也能用在另一个重要却很少被媒体关注的基因测序计划中：人类微生物组计划（Human Microbiome Project）。与研究人类基因组的人类基因组计划不同，人类微生物组计划研究的是“居住”在人类体内的微生物（微生物组）的基因组，借此鉴别这些微生物的种类。
对微生物的研究不再依赖培养皿，也不再被有氧环境所拖累。在1.7亿美元预算与为期5年的DNA测序计划的帮助下，科学家通过人类微生物组计划解读出的微生物DNA数量，是人类基因组计划解读数量的几千倍，这些DNA来自人体18个不同部位的微生物。人类微生物组计划是对构成人体的人类基因与微生物基因的更全面的调查。当该计划于2012年完成第一阶段研究时，没有任何一个国家领导人为此发表庆祝声明，而且只有少数媒体报道了这件事。但在“今天的人类意味着什么”这个问题上，这项计划所揭露的信息要比人类基因组揭露的信息多得多。
从生命出现开始，各物种就会互相利用，而微生物证明了自己能在最奇怪的环境中生存。由于体积微小，与微生物共生的其他生物，尤其是像人类这样的大型脊椎动物，代表的就不仅是一个生态龛，而是一个包括生境、生态系统与机会在内的世界。与我们所在的充满活力、变化无常的自转星球一样，人体也会随着激素变化的“潮汐”产生化学气候，体内的复杂“景观”也会随着年龄改变。对微生物来说，这里就是伊甸园。
早在成为人类之前，我们就和微生物共同演化。从极小的果蝇到庞大的鲸，每个动物的身体对微生物来说都是一个世界，尽管它们之中很多是恶名昭彰的致病细菌，但成为这些微小生物的宿主仍然是利大于弊。
夏威夷短尾鱿鱼是一种长得像皮克斯工作室动画角色的大眼多彩生物，它们让发光细菌寄生在下腹部的特殊腔体中，以此减少外界对自身的威胁。在这个发光器官中，鲵弧菌（Aliivibrio fischeri）会将食物转换成光线，所以从下方往上看时，鱿鱼在发光。这种光与海面照射下来的月光接近，可以让夏威夷短尾鱿鱼的轮廓变得模糊，从而使它们避开从下方接近的捕食者。鱿鱼因寄生的鲵弧菌得到保护，鲵弧菌也因此得到一个家。
通过让发光细菌寄生来增加生存机会看似非常具有创新性，但夏威夷短尾鱿鱼并不是唯一从与微生物共生中获利的动物。生存策略五花八门，从多细胞生物出现以来，和微生物共生便是演化博弈的驱动力。
细胞越多的生物，就能让越多的微生物在其中寄生。实际上，像牛等体型大的动物，正是以和细菌共生闻名的。奶牛以吃草为生，但如果光靠自身的基因，只能从这种纤维食物中获得少量营养，它们需要一种称作“酶”的特殊蛋白质来分解牧草细胞壁的强韧分子。若靠基因演化来产出这些酶可能要花上千年的时间，因为这种演化必须依靠每一代奶牛DNA编码中的随机突变才能做到。
更快获得牧草中养分的方法，就是将这个工作“外包”给专家——微生物。奶牛的四个胃室里住着数万亿个可以分解植物纤维的微生物，反刍的食物（由植物纤维形成的小球）会在它们机械咀嚼的嘴与瘤胃间往返，而瘤胃中的微生物会产生酶，对食物进行化学分解。对微生物来说，获得完成这项工作所需的基因又快又容易——按照其代时（generation time）及由此带来的突变与演化机会，通常在一天内就能获得所需基因。
如果夏威夷短尾鱿鱼和奶牛能够与微生物合作并从中获益，人类是否也可以呢？我们不吃草，也没有四个胃室，但我们有自己的特化作用[2]。人类的胃小而简单，食物在其中混合，被胃分泌的酶消化，并靠胃酸消灭不受欢迎的细菌；然后食物来到小肠，在这里被更多的酶分解，还有能将营养吸收进血液里的手指状绒毛，这些绒毛的表面积接近一座网球场的大小；接着，食物残渣来到小肠尽头，与前面的网球场比起来，这里更像是一颗网球，也是大肠的起始部分。这个袋状器官就在你的右下腹腔内，称作“盲肠”，是人体微生物群落的中心。
垂挂在盲肠下面的，是以引发疼痛及感染著称的阑尾，其英文全名vermiform appendix来自于它像蠕虫一般的外表（也可以将它比作蛆或蛇）。阑尾的长度因人而异，短至2厘米，长可达25厘米，极少数的人有两个阑尾或没有阑尾。若按照流行的观点来看，我们没有阑尾或许会更好，因为在过去的100多年中，阑尾一直被认为没什么作用。事实上，使动物解剖学进入简洁的演化理论架构的这位仁兄，显然要为这个顽固的迷思负责。查尔斯·达尔文（Charles Darwin）在《人类的由来》（The Descent of Man）——《物种起源》（On the Origin of Species）的后续著作中，将阑尾归类在“退化”器官中讨论。他将人类阑尾与许多其他动物更大的阑尾做比较，并认为阑尾是一个残留器官，会随着人类饮食习惯的改变逐渐消失。
在接下来的100多年间，关于阑尾的退化状态很少被怀疑，并且由于它容易带来麻烦，更让其“无用”的印象日渐加深。医疗机构认为它的存在毫无意义。在20世纪50年代，切除阑尾成为发达国家常见的手术之一，而且通常是在进行其他腹腔手术时顺便将其摘除。那时，男性在一生中有1/8的概率选择切除阑尾，女性的这一概率是1/4；5%～10%的人曾得过阑尾炎，而且大多是在生育之前，若不接受治疗，其中近一半的人会因此丧命。
这就提出了一个难题。如果阑尾炎是自然发生的疾病，且通常会在人年轻时发病并导致死亡，那么阑尾很快就会被自然选择淘汰。那些阑尾大到足以招致感染的人还没来得及繁衍下一代就死去了，因此无法将其形成阑尾的基因传递下去。随着时间流逝，拥有阑尾的人会越来越少，最终阑尾将会消失。自然选择会让没有阑尾的人生存下来。
若非阑尾的存在经常会带来致命的后果，达尔文对于阑尾的假设或许还有些道理。关于阑尾一直存在于人类体内的原因有两种说法，且互不相斥。第一种观点是，阑尾炎是近代才有的现象，由环境改变引起，因此只要不发生问题，即使是无用的器官也有可能被保留下来。另外一个说法是，阑尾在我们演化的过程中并不是有害的退化器官，它对我们的健康是有益处的，所以尽管有发炎的风险，自然选择仍让它被保存下来。问题是：为什么？
答案在于它的内容物。阑尾平均长8厘米、外径1厘米，外形呈管状，避免内部接触到从入口处经过的消化食物。它不是一个萎缩的肉串，里面充满了免疫细胞，负责保护、培养并且与微生物群落沟通，是免疫系统不可或缺的一部分。阑尾内的微生物形成了一层“生物膜”——微生物之间互相聚集、结合而成的薄膜，可以排除可能会造成伤害的细菌。阑尾完全不是没有作用，而是人体给微生物提供的安全屋。
像是未雨绸缪般，这些储存在阑尾中的微生物总有一天会在突发状况中派上用场。在发生食物中毒或肠胃感染时，藏在阑尾内的微生物可以帮助恢复肠道内原本的微生物生态，有点儿像是身体的保险单。事实上，直到几十年前，西方世界才找到消灭痢疾、霍乱及贾第虫病等肠道传染病的方法。发达国家的公共卫生措施（包括排水系统及污水处理厂）能预防此类疾病，然而纵观全世界，每5名儿童就有1人死于传染性腹泻。对那些战胜疾病的人来说，很有可能是阑尾加速了他们的痊愈。只有在健康状况相对良好的情况下，我们才会相信阑尾是没用的。但事实是，现代化的、卫生的生活方式粉饰了切除阑尾的负面影响。
事实证明，阑尾炎是近代疾病。在达尔文的时代，阑尾炎非常罕见，也很少导致死亡，所以我们或许可以原谅他“阑尾仅是生物演化的遗留物，对我们无害也无助”的想法。阑尾炎在19世纪末开始流行，以英国的一家医院为例，1890年以前，每年只有3～4个病例，1918年时猛增到113个，这种情况遍及所有工业化国家。诊断从来不是问题，即使在阑尾炎变得如现在一样常见之前，若是病患没能撑过去，紧跟着就是能够揭示死亡原因的快速尸检。
关于阑尾炎的病因，有很多不同的解释，范围从肉类、奶油和糖分的摄取量增加，到鼻窦阻塞及蛀牙。当时的舆论认为饮食中纤维摄取量的减少是主要原因，但也有很多其他猜想，其中一个猜想将阑尾炎归咎于用水卫生及其带来的卫生条件的改善，认为正是发展让阑尾成了一个几乎无用的器官。无论主因是什么，第二次世界大战之后，人们的这段集体记忆已随着阑尾炎病例的增加消失，阑尾炎留给我们的印象变成了尽管不受欢迎，但是在正常生活中会遇到的问题。
事实上，在如今的发达国家中，将阑尾至少保留到成年以后已被证实是对健康有益的，阑尾能保护我们免于遭受下列疾病之苦：反复发作的肠胃感染、免疫系统功能障碍、白血病、一些自身免疫性疾病，甚至是心脏病。阑尾为微生物提供庇护，而微生物以某种方式为人类带来这些好处。
阑尾并非无用的事实，让我们对微生物有了更进一步的理解：它们并非只是来搭便车的，而是提供服务的重要角色，重要到能让我们的肠道演化成一个能够保护它们安全的环境。现在的问题是：究竟有哪些微生物住在其中？它们能为我们做什么？
尽管早在几十年前，人类就知道体内的微生物能带来一些益处，例如合成一些重要的维生素、分解植物纤维，然而它们与人体细胞之间相互作用的程度直到近几年才被认识到。微生物学家利用分子生物学工具研究人类与体内微生物区系的微妙关系，并在20世纪90年代末期取得了巨大进展。
新的DNA测序技术让我们知道自己身上存在着哪些微生物，同时找出它们在演化树上的位置。在生物分类法上，从域、界、门、纲、目、科、属到种，个体间的关联会越来越紧密。从最下端往上推，我们人类（智人种、人属）是类人猿（人科），与猴子同属于灵长类动物（灵长目）；与其他毛茸茸的哺乳类动物同属哺乳纲；与所有拥有脊椎神经的动物同属脊索动物门；最后，所有的动物，有脊椎或没有脊椎的（例如乌贼），都属于动物界、真核生物域。细菌和其他微生物（难以被分类的病毒除外）位于演化树上的其他分支，不属于动物界，而是有自己独特的界及域。
DNA测序能鉴定出不同物种，并帮助其在演化树上找到自己的位置。DNA有一个特别实用的部分——16S核糖体RNA基因（16S rRNA），它就像细菌的条形码，能在不对细菌基因组进行全部测序的情况下迅速提供身份证明。物种之间的16S核糖体RNA基因编码越接近，它们的关联就越紧密，共享的演化树支脉就越多。
要研究微生物的种类及功用，DNA测序并不是唯一能派上用场的技术。科学家也用小鼠做实验，特别是无菌小鼠。这些实验室小鼠的第一代以剖宫产的方式出生，并且被安置于无菌隔离箱中，防止它们被微生物寄生——不论是好是坏。从那之后，大部分的无菌小鼠都是由无菌的小鼠妈妈在独立空间产下的，以维持一个不受微生物影响的小鼠品系。甚至连它们的食物及草垫都要经过紫外线消毒，并且被包装于无菌容器内，防止小鼠受到污染。在气泡状鼠笼间转移小鼠可是一项大工程，需要使用真空吸尘器与抗菌化学药品。
用无菌小鼠和带有微生物的普通小鼠做比较，研究人员可以检验出微生物区系为寄主带来的具体影响。研究人员甚至可以移植单一或是一小组细菌到无菌小鼠身上，进而观察菌株如何对小鼠产生影响，并借由研究这些无菌小鼠，略知微生物对人体产生的影响。当然，小鼠和人类不同，有时两者的实验结果会大相径庭，但小鼠是极其有用的研究工具，而且往往能提供至关重要的线索。如果没有这些小鼠，医学的发展将会非常缓慢。
美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学的微生物专家杰弗里·戈登（Jeffrey Gordon）教授，就是用无菌小鼠做实验，才发现了肠道微生物区系对于维持人体健康的重要性。他对比了无菌小鼠和一般小鼠的肠道，发现在细菌的影响下，小鼠肠壁内层的细胞会释出某种物质来“喂食”微生物，鼓励它们寄生在那里。微生物区系的存在不仅会改变肠道内的化学作用，也会改变其形态——肠道内的手指状绒毛因微生物的需求而演化得更长，让表面积大到足以从食物中获取所需的能量。科学家估计，若没有微生物帮忙，小鼠需要多吃大约30%的食物，才能获得等量的能量。
不只是微生物从我们身上获得好处，我们也因为这样的共生关系而受益；我们不仅包容细菌，也鼓励它们寄生。有了这个认知，结合DNA测序和无菌小鼠实验，一场科学革命即将展开。由美国国立卫生研究院管理的人类微生物组计划，将与世界各地实验室的许多其他研究一起，揭示我们的健康与快乐离不开体内的微生物。
人体和地球一样，拥有多样的栖息环境和生态系统。地球上住着各种植物与动物，人体中也寄宿着不同的微生物群落。我们与所有动物一样，就像一根精致的管子，食物从管子的一端进入，然后从另一端出来。我们将皮肤视为人体的表层，但其实体内消化器官的表面也是人体表层，以相似的方式暴露在环境中；当皮肤保护我们免受微生物及有害物质的入侵时，消化道内的细胞也在维护我们的安全。真正的“内部”区域不是消化道，而是除此之外的人体组织、器官、肌肉和骨头。
于是，谈到人体的表层，就不仅是皮肤了，还包括体内迂回曲折又充满皱褶的管状器官。当你以这样的角度检视人体器官时，肺、阴道和尿道都该被归类为表层的一部分。不论体内或体外，所有的“表层”都有可能是微生物的居住地。它们依据不同的功能及重要性，分布在不同的地方，像肠道这种资源丰富的重要地段，就会像大城市一样涌入大量的微生物群落，而像肺和胃这种相对“偏僻”或不友善的环境，进驻其中的微生物品种和数量自然也较少。
人类微生物组计划从数百名志愿者的内外表层选择了18个部位搜集微生物样本，来研究这些微生物群落的特征。在这项计划开始的前五年，分子微生物学家重新检视了物种发现黄金时代的生物技术回响，其中之一是数个摆满鸟类及哺乳类动物标本的陈列柜，这些浸泡在甲醛里的动物皆由18—19世纪的生物学家发现并命名。而对科学界来说，人体才是探索菌株和菌种的新领域及宝库，许多种菌株只出现在一个或两个参与研究的志愿者身上。每个人身上的微生物组成都不同，只有少数几种细菌的菌株会出现在每个人身上。我们的微生物群落如同指纹般独一无二。
尽管每个人体内的微生物细节是独一无二的，但在最高等级层面，我们体内寄宿的微生物却是极为相似的。举例来说，你肠道里的细菌，和坐在你旁边的人的肠道细菌，两者的相似度要高于你自己的肠道中与关节上的细菌的相似度。更重要的是，虽然我们拥有独特的微生物群落，但它们的功能通常却难以区分。例如细菌A带给你的影响，可能和细菌B带给你朋友的影响相同。
从如平原般干燥、温度较低的前臂肌肤，到如森林般温暖、潮湿的鼠蹊部，以及酸性、低氧环境的胃，身体的不同部位拥有不同的生长环境，适合不同的微生物。即使在同一个环境里，不同的生态位也会聚集不同的微生物群落。总面积大约2平方米的皮肤上，就有与美洲大陆景观一样丰富的生态系统，只不过是袖珍版本。就像巴拿马的热带雨林之于美国科罗拉多大峡谷的岩石，在油脂分泌旺盛的脸部、背部和干燥、无遮蔽的手肘处，自然寄宿着不同的微生物。脸部和背部的微生物以丙酸杆菌属（Propionibacterium）为主，它们依靠这些区域密集的毛孔所分泌的油脂维生；手肘和前臂则寄宿着更为多样的微生物群落。肚脐、腋下及鼠蹊部则是棒状杆菌属（Corynebacterium）和葡萄球菌属（Staphylococcus）的家园，它们都喜欢潮湿的环境，并且以汗液中的氮元素为生。
这些微生物就像我们的第二层皮肤，增强了皮肤细胞形成的阻隔，为人体提供双层保护。那些怀有恶意、想入侵人体的细菌，得在戒备森严的表层奋斗以占据据点，还得在这个过程中面对化学武器的猛攻。或许从口中的柔软组织入侵人体更加容易一些，在这里，大批的进攻者可以随着食物和空气混入人体。
人类微生物组计划的研究人员从志愿者的口腔里采样时，并非只取一处，而是搜集了九个不同部位的样本。每个取样点之间的距离只有几厘米，却居住着不同的微生物群落，由大约800种细菌组成，其中以链球菌属（Streptococcus）为大宗。链球菌属的名声不太好，许多疾病都是由该属的菌种引起的，例如链球菌性咽炎，或是吃了未煮熟的肉而感染的坏死性筋膜炎。然而，链球菌属中的许多其他菌种则表现得无可挑剔，完美阻挡了想要进入人体的恶意挑战者。这些取样点之间的微小距离，对我们来说看似无关紧要，但是对微生物来说却犹如辽阔的平原与山脉，环境差距就像苏格兰北部与法国南部一样不同。
请试想一下从嘴巴到鼻孔的环境变化：从高低不平的黏稠唾液池，到充满黏液和灰尘的毛茸茸鼻毛森林。正如你想的那样，鼻孔是肺的守门员，寄居其中的细菌群体数量庞大，有900多个种类，其中包含丙酸杆菌、棒状杆菌、葡萄球菌及卡他莫拉菌（Moraxella）等大型细菌群。
继续由喉咙向下来到胃，原本口腔里的细菌多样性急剧下降。胃中的强酸会杀死许多和食物一起进入的微生物，只有幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）能够永久存活在某些人的胃里，但它们的存在也许是利弊皆有。由此开始，这趟消化道之旅将展示密度更大、多样性更强的微生物群落。胃之后是小肠，食物在此处迅速被酶消化并吸收到血液里。在这个约7米长的管状器官的开端，每毫升的肠道内容物就有大约1万个微生物；来到末端与大肠衔接之处，微生物数量会飙升到每毫升1000万个！
外形像一颗网球的盲肠是热闹的微生物大都市、人体的微生物景观中心，依附在其下方的阑尾则是微生物的安全藏身处。这里是微生物的中心，至少有4000个种类及数万亿的细菌个体在此利用经小肠消化了第一轮的食物。食物中未能被消化的坚韧的植物纤维将会交由负责第二轮消化的微生物处理。
结肠占据了大肠的极大部分——从身体躯干的右侧，往上横跨过腹腔，再转而向下来到躯干左侧。在结肠壁的皱褶与凹陷处，每毫升的肠道内容物就有1万亿（1000000000000）个微生物个体。在这里，微生物将食物残渣转换成能量，剩余的废弃物会被结肠壁的细胞吸收。人体的大部分细胞从血液中的糖分获得养分，而结肠细胞的主要能量来源则是微生物分解食物产生的废弃物，没有这些微生物，结肠细胞将会萎缩并死亡。结肠的环境像沼泽般潮湿、温暖，某些部分完全没有氧气，不仅为寄宿其中的微生物提供食物来源，还有营养丰富的黏液层，可以在食物匮乏时维持微生物的生存。
人类的消化道
鉴于研究人员只能通过给志愿者开刀的方式才能采集到肠道内不同部位的微生物样本，更实际的方法是从粪便采样做微生物DNA测序。我们吃的食物经过肠道，几乎完全被体内的细胞和微生物消化吸收，只剩下少量的残渣从肛门排出。与其说粪便是食物的残余，不如说是细菌——有死的也有活的。粪便约75%的湿重来自细菌，约17%是植物纤维。
无论何时，你的肠道内都有大约1.5千克的细菌，差不多跟肝脏一样重，而每个细菌个体的生命周期只有数天或数星期。从粪便中发现的4000种细菌带给我们的关于人体的知识，比其他所有部位的细菌加起来还要多。这些细菌不仅是我们这个物种的健康及饮食状况的指标，也可以作为社会和个人的参考标准。粪便中最常见的细菌是拟杆菌（Bacteroides），但鉴于每个人吃的食物不同，而肠道细菌又以我们吃的食物为食，因此肠道中的细菌群落也因人而异。
肠道微生物不只是分享残羹冷炙的清洁工，我们也会利用它们的功能，因为靠人体自行演化出这些功能会非常耗时。毕竟，既然克雷伯氏菌（Klebsiella）可以帮你制造对大脑功能至关重要的维生素B12，为何还要一个特定的基因去合成蛋白质来制造它呢？既然拟杆菌可以帮忙形成肠壁，又何须劳驾基因呢？比起演化出一个新基因，找微生物帮忙更容易也更方便。然而，生活在肠道里的微生物可不是只有合成维生素的功用。
一开始，人类微生物组计划研究的是健康人体内的微生物区系，并以此为基准，研究非健康状态的人体内的微生物有什么不同，以及现代疾病是否可能是这种差异造成的结果。若真是如此，是什么造成了损害？痤疮、牛皮癣、皮炎等皮肤状态是否表示皮肤正常的微生物平衡被破坏？炎症性肠病、消化道癌，甚至肥胖症，能否归因于肠道微生物群落的改变？特别是看似与微生物毫不相关的疾病，如过敏、自身免疫性疾病，甚至精神类疾病，有可能是微生物区系受到损害所引起的吗？
李·罗恩在冷泉港的竞猜活动中做出的有根据的猜测，暗示了一个更深层次的发现。我们并不孤单，我们的微生物乘客扮演着超乎我们想象的重要角色。正如杰弗里·戈登教授所说：
我们依赖微生物，没有它们，我们只是真实自我的一小部分。所以，“10%的人类”究竟代表什么呢？