Toukokuussa 2000 – vain muutamaa viikkoa ennen ihmisen geeniperimän ensimmäisen kartan julkaisua – arvailivat Cold Spring Harborin laboratorion tutkijat eräässä New Yorkin osavaltion baarissa, miten monesta geenistä ihminen koostuu. Lee Rowen, vanhempi tutkija, joka oman tutkimusryhmänsä kanssa tutki kromosomeja 14 ja 15, päätteli, että sen täytyy olla suurempi määrä kuin hiirellä, jolla tiedettiin olevan 23 000 geeniä. Luultavasti ihmisen geenien määrä olisi suurempi kuin vehnällä, jolla on 20 500 geeniä. Monet arvaukset ihmisen geenien määrästä liikkuivat 55 000 ja 150 000 geenin välillä, mutta Rowen asiantuntijana arvasi ensin määräksi 41 440 ja vuoden kuluttua hänen veikkauksensa oli enää 25 947 geeniä. Todellinen luku alkoi vähitellen paljastua vuonna 2003 lähes selvitetystä sekvenssistä.

Nyt tiedämme ihmisen geeniperimän määräksi 21 000 geeniä, joka on vain hädin tuskin suurempi, kuin sukkulamadolla (Nematoda). Ihmisen geeniperimä on puolet riisinjyvän geeniperimästä ja vesikirpunkin geeniperimä on 31 000 geeniä. Mikään muu näistä lajeista – ihmistä lukuun ottamatta – ei osaa puhua tai ajatella. Lopulta geenithän vain muodostavat proteiineja, joista sitten rakentuu kehoja. Nämä 21 000 geeniä eivät ole ainoita, jotka pitävät kehomme kasassa ja toiminnassa; emme elä siis yksin. Jokainen ihminen on superorganismi, monien lajien yhteisö. Nämä lajit elävät kehossamme ja kehomme pysyy niiden yhteistyöllä toiminnassa. Omat solumme ovat toki määrältään sekä painoltaan huomattavasti suurempia, mutta silti meissä asuviin ja pinnallamme sijaitseviin mikrobeihin omia solujamme on vain kymmenesosa mikrobiston määrästä.

Nämä sata biljoonaa kehomme mikrobia, joita kutsutaan yhdessä mikrobistoksi, ovat suurimmaksi osaksi bakteereja – mikroskooppisia olentoja, jotka muodostuvat kukin ainoastaan yhdestä solusta. Kehossamme on bakteerien lisäksi myös muitakin mikrobeja, kuten viruksia, arkkieliöitä ja sieniä. Kehossa olevat sienet ovat useimmiten hiivoja, jotka ovat monimutkaisempia kuin bakteerit, mutta ovat silti pieniä ja yksisoluisia eliöitä. Virukset ovat niin pieniä ja yksinkertaisia, että mm. niiden lisääntyminen on täysin kiinni muiden olentojen soluista. Bakteereita muistuttavat myös arkkieliöt, mutta ne eroavat kehityshistorialtaan yhtä paljon toisistaan kuin bakteerit eroavat eläimistä ja kasveista. Ihmiskehossa elävissä mikrobeissa on yhteensä 4,4 miljoonaa geeniä – tätä kutsutaan mikrobiomiksi; mikrobiston yhteenlaskettu geeniperimä. Tällä laskutavalla ihminen 21 000 ihmisgeenillään edustaa ihmisyyttään vain puoliprosenttisesti.

Kuten muutkin eläimet, ihmiset pystyvät pystyvät saamaan geeniperimästään paljon enemmän irti toimintoja, kuin siihen aluksi näyttäisi edes koodautuneen. Oman mikrobiemme geenit mutkistavat vielä lisää tätä vyyhtiä tarjoamalla palveluksia ihmiskeholle, joita nämä yksinkertaiset eliöt kehittävät nopeammin ja tarjoavat helpommin. Viimeaikoihin saakka moisten mikrobien tutkiminen riippui siitä, kyettiinkö mikrobeja viljelemään petrimaljoissa, joissa oli hyytelömäiseen kasvualustaa sekoitettua luuydintä, veriliuosta tai sokereita. Tämä on huomattavan vaikeaa, koska useimmat ihmisen kehossa elävistä mikrobeista kuolevat altistuessaan hapelle – mikrobit eivät yksinkertaisesti ole kehittyneet happea sietämään. Tämän lisäksi on haasteellista kasvattaa mikrobeja maljoissa, kun joudumme arvailemaan, millaista ravintoa, kaasuseosta ja lämpötilaa mikrobit tarvitsevat, jotta ne pysyvät hengissä. Nykyajan vastaus nopeaan ja halpaan analysointiin tekniikan avulla on DNA-sekvenssointi.

Eri lajit ovat aina elämän synnystä lähtien käyttäneet toisiaan hyväkseen. Varsinkin eri mikrobit ovat osoittaneet menestyvänsä hyvin tehokkaasti mitä erikoisemmissa ympäristöissä. Mikrobien mikroskooppisessa maailmassa toinen organismi, erityisesti ihmisen kaltainen selkärankainen makroluokan olento, ei edusta yksittäistä ekolokeroa, vaan sen sijaan kokonaista elinympäristöjen, ekosysteemien ja mahdollisuuksien universumia. Ihmisen keho on yhtä monimuotoinen ja vaihteleva kuin planeettamme. Ihmiskeholla on oma kemiallinen ilmastonsa, joka hormonaalisten vaihtelujen mukaisesti muuntuu ja monimutkaiset maisemat, jotka iän myötä muuntuvat. Ihmiskeho on mikrobeille todellinen paratiisi.

Koolon (paksusuoli), joka on paksusuolen suurin osa, kulkee ylöspäin keskivartalon oikeaa puolta, etenee poikittain rintalastan alla ja kääntyy taas alas vasemmalla puolella. Mikrobeille paksusuoli tarjoaa sen seiniensä poimuissa ja onkaloissa rehevän kodin. Paksusuolessa mikrobit hyökkäävät ruoan tähteiden kimppuun ja muuntavat ne energiaksi ja jättävät ruokajätteet imeytettäviksi paksusuolen seinämiin. Suoliston solut näivettyisivät ja kuolisivat ilman suolistomikrobien toimintaa. Paksusuolen solujen pääenergialähde ovat mikrobien kuona-aineet. Paksunsuolen lämmin, kostea, suonkaltainen ympäristö, joka on täysin tai osittain hapeton ympäristö, tarjoaa mikrobeille ravintoa sekä myös ravintopitoisen limakerroksen, jonka avulla suolen mikrobit pysyvät hengissä nälän vallitessa.

DNA-sekvensoinnilla saamme ulostenäytteestä suoliston mikrobeista selville monia asioita. Ruoka pääasiassa sulaa ja imeytyy kulkiessaan suoliston läpi ja tämän saavat aikaan oman suolistomme solut ja mikrobit. Suoliston toisesta päästä lopulta poistuu kuitenkin pieni osa ylijäämäainesta. Ihmisen uloste, joka ei koostu vain ruokajäämistä, vaan muodostuu lähinnä bakteereista, joista toiset ovat eläviä ja toiset kuolleita. Kaikkiaan noin 75 prosenttia ulosteen märkäpainosta on bakteereita ja noin 17 prosenttia ulosteesta on kasvikuituja.

Vakituiseen suolistossamme oleilee noin maksan painon verran eli 1,5 kg bakteereja ja näiden bakteerien elinkaari on joko päiviä tai viikkoja. Eri bakteerilajeja ulosteessa on noin 4 000 lajia. Nämä lajikkeet kielivät ihmiskehosta enemmän kuin kaikki muut kehon alueet yhteensä. Kehomme bakteerit muodostavat ruokavaliomme ja terveytemme tunnusmerkit, eivät pelkästään lajille tyypilliset, vaan myös ne, jotka määrittävät meitä yksilöinä sekä yhteisön jäseninä. Yleisimmät bakteerit ulosteessamme ovat Bacteroides-lajikkeita, mutta bakteeriyhteisöt vaihtelevat yksilöllisesti suuresti, sillä suolistobakteerimme käyttävät samaa ravintoa kuin mekin.

Suolistobakteerimme käyttävät tyypillisesti hyväkseen meidän ruokatähteitämme, ja samoin myös me käytämme suolistobakteereita hyväksemme ulkoistaessamme niille erilaisia tehtäviä, joiden tekeminen itseltämme veisi vain turhan pitkän ajan. Esimerkiksi Klebsiella (gramnegatiivista fakultatiivisesti anaerobista) sauvabakteerisukua hyödynnämme B12-vitamiinin valmistuksessa, koska tämä vitamiini on aivotoimintamme kannalta suorastaan välttämätöntä. Samoin Bacteroides-lajien tärkein energianlähde on useat sokerijohdannaiset, jotka ovat yleisiä ihmisen paksusuolessa ja voivat olla myös myrkyllisiä. Nämä bakteerit muuttavat nämä sokerit käymistuotteiksi, jotka ovat hyödyllisiä ihmisille.

Aivan aluksi tutkijat tutkivat vain terveinä pidettyjen ihmisten mikrobistoja. Paljon myöhemmin tutkijat havahtuivat miettimään, kuinka huono terveydentila ihmisellä ilmenisi mikrobikoostumuksessa. Olisiko mahdollista, että nykyajan sairaudet juontua näin ilmenneistä eroista käsin? Mikäli näin on, niin mistä tämä johtuu? Voisivat sellaiset ihosairaudet, kuten psoriasis, akne ja ihotulehdus kieliä ihon normaalin mikrobitasapainon häiriintymisestä? Entä olisivatko tulehdukselliset suolistosairaudet, suolistosyövät sekä liikalihavuus seurausta suoliston elävien mikrobiyhteisöjen muutoksista? Ehkä mielenkiintoisin kysymys kuuluu: voisivatko allergioiden, autoimmuunisairauksien ja jopa mielenterveysongelmien kaltaiset sairaudet – joilla ei ole todettu mitään näkyvää yhteyttä mikrobikeskittymiin – juontua vaurioituneesta mikrobistosta?

Näkökulmamme ravitsemukseen on muuttunut; aikaisemmin ohutsuolen toimintaa pidettiin ainoastaan tärkeänä. Mahalaukun, haiman ja ohutsuolen entsyymit pilkkovat isot ruokamolekyylit pienemmiksi, jotta ne kykynevät kulkeutumaan suoliston seinämän läpi verenkiertoon. Taitellut ja kiertyneet proteiinit ovat kuin helminauhoja, jotka hajoavat yksittäisiksi helmiksi, ns. aminohapoiksi ja näiden rakennuspalikoiden lyhyemmiksi ketjuiksi. Monimutkaiset hiilihydraatit silvotaan helpommin käsiteltäviksi osasiksi; yksinkertaisiksi sokereiksi, kuten glukoosiksi ja fruktoosiksi. Rasvat hajotetaan osiin, glyseroliksi ja rasvahapoiksi, jotka tuottavat energiaa ja rakentavat lihaksiamme sekä muuntuvat omaan käyttöömme.

Meille on turhan kauan opetettu, että ravinteet imeytyvät ohutsuolessa ja paksusuolen tehtävä on vain imeyttää vettä ja kerätä ravintojäämät ja poistaa ne suolesta. Venäläinen Ilja Iljitš Metšnikov (s. 15.5.1845 Ivanovkan kylä Harkovan lähellä ja k. 15.7.1916 Pariisi), lääketieteen Nobel-palkinnolla vuonna 1908 palkittu mikrobiologi oli sitä mieltä, että pärjäisimme paremmin ilman paksusuolta. Paksusuolen merkitystä on vähäksytty aivan samoin kuin umpilisäkkeen, joka sekään ei ole kuitenkaan turha.