去年，制药巨头—辉瑞(Pfizer)公司的科学家们注意到了一个奇特的现象： 在一项常规测试中，老鼠尿液中的代谢产物马尿酸指数(hippuric acid)低得出奇，这项偏离预期的代谢指数使接下来的实验无法进行。科学家们对此进行了进一步调查。这些老鼠是由美国北卡罗来纳州罗利市的同一个实验室培养出来的，所有的代谢产物指数都理应相同。不寻常的是，有问题的老鼠都是在同一个特定房间里饲养长大的。进一步调查揪出了令人意想不到的肇事者——老鼠胃肠道微生物群的独特构成改变了它们的新陈代谢。
“这真是令人吃惊。”辉瑞制药的资深科学家洛拉·C·罗博斯基(Lora. C. Robosky)评论说。罗博斯基目前是公司一个研究小组的成员，致力于使用光谱学和模式识别的软件来分析体液中的代谢产物的研究——被称为代谢组学(关于定量描述生物内源性代谢物质的整体及其对内因和外因变化应答规律的科学)——从而更准确地选择药品化合物进行治疗。在这项技术的研究期间，揭示了在个体对药物的反应中，通常被忽略的一种影响因子——胃肠道微生物区系(gut microflora)。
长期以来，科学家们都推测胃肠道细菌对人体健康起一定的作用。这些微生物一般经由哺乳和身体接触，从母亲传到婴儿身上，但是只适宜生存于胃肠道环境中，因此很难在体外研究。“值得一提的是，第一篇细述人体胃肠道细菌区系的论文，几个月前刚刚发表。”杰弗里· I·戈登(Jeffrey I. Gordon)——美国华盛顿大学圣路易斯分校的基因组科学研究中心(Center for Genome Sciences at Washington University in St.Louis)主任表示。这篇由美国斯坦福大学的保罗·B·埃克伯格(Paul B. Eckburg) 及同事们发表的文章，通过基因组测序(genomic sequencing)推测出了我们人体胃肠道中至少有400种细菌。每种细菌又分为不同的品系，还由于遗传变异而使种数倍增。在人体肠道末端的微生物通过将糖类分解成更易消化的形式，能帮助释放至少20%的卡路里。
要搞清楚这些神秘的小虫子对健康有何影响，科学家们还刚刚起步。例如两年前，美国威斯康星医学院(Medical College of Wisconsin)的戴维·G·比尼恩(David G．Binion)发现胃肠道微生物制造的钠丁酸盐可以阻碍COX-2，从而抑制血管生长。COX-2是一种与多种炎症有关的生物酶，也是诸如万络(Vioxx)等消炎药的作用目标。其他研究表明，有些大肠杆菌区系会对二甲胂——即砷元素(砒霜的主要成分)的一种衍生物进行代谢，有可能产生带毒化合物，这样也许可以解释砷是怎么使胃肠道致癌的了。胃肠道微生物也可以协助释放食物（例如大豆）中具有治疗作用的化合物。戈登和其他一些科学家作出假设，容易长胖的人可能是因为胃肠道里面某种细菌特别缺乏，才导致脂肪积累的。
罗博斯基说，虽然辉瑞的科学家们没有检测那些异常老鼠对药物的代谢能力，这项发现仍能部分解释：为什么来自预期无差别的实验动物的数据，有时候会大相径庭。此外，她补充说，调查者们已经发现，胃肠道微生物对药物代谢确是有影响的。但是影响有多显著，还不得而知。
杰里米·K·尼科尔森(Jeremy K. Nicholson)——英国伦敦皇家学院的一位代谢组学的研究先驱，毫不怀疑细菌能极大影响人体对药物的反应。他坚持认为：“环境很大程度上决定了新陈代谢：你有多大精神压力，你有什么样的胃肠道微生物群——这些东西被证明具有难以想象的重要性。”举例来说，许多微生物会制造能够激活肝脏中的有毒物降解酶的化合物，有的微生物代谢的产物，则是人体新陈代谢途径中不可缺少的参与者。
尼科尔森推测说，少数人群具有的细菌区系，甚至能使某些药物变成毒药，例如消炎药万络可能引起心血管并发症。但大多数鉴别对药物反应个体差异的研究，都把努力的重点放在人体基因，而不是基因-环境相互作用上，尽管后者很可能更为重要。
为了进行进一步研究，尼科尔森正与若干公司相互合作，包括辉瑞制药和百时美施贵宝公司(Bristol-Myers Squibb)，以发展出能够识别出代谢产物类型的技术，从而预测药品化合物的毒性和相关的生化途径。但是尼科尔森说，他们努力的目标还要更广阔，即把所有关于“组学”的研究数据统计整合起来，例如蛋白质组学、转录组学，从而勾勒出药物生理作用的全景蓝图。
