2005年，美國Eckburg等對3名健康成年人的6個腸道黏膜部位包括盲腸、升結腸、橫結腸、降結腸、乙狀結腸和直腸，以及糞便中的DNA進行了細菌和古細菌的16S rDNA-PCR擴增和測序。總產出13,355個原核rRNA基因序列，其中大部分（80%）為目前無法培養的新的菌種，按照細菌系統發育分型，絕大多數擴增到的序列對應于厚壁菌門（ Firmicutes）和擬桿菌門（ Bacteroidetes）。這些腸道微生物在個體之間存在著差異，黏膜部位和糞便的菌群組成不同。以上研究擴大了我們對腸道菌群多樣性的認識，對進一步闡明腸道菌群在人類健康和疾病中的作用有非常重要的作用。2006年同一研究組的Gill SR等完成了2名健康成年人腸道微生物組分析，作者進行了2062次PCR擴增16S rRNA測序，并且分析了7800萬個獨特DNA序列的堿基對，通過對鑒定的基因進行代謝功能的分析，與人類的基因文庫進行對比。結果顯示，人下消化道細菌的基因數量達6萬多種，比在人類基因組中發現的多100倍。消化道細菌參與和豐富了人類的多聚糖，氨基酸和外源性物質，甲烷的代謝，以及維生素和類異戊二烯烴（isoprenoids）的生物合成。作者認為，人類是一個由細菌和人體細胞共同組成的超級生物體（superorganism），其新陳代謝代表了微生物和人類自身的綜合。

2007年日本的Kurokawa等對13名健康人，包括7名成年人，2名斷奶的兒童和4名未斷奶的兒童的糞便樣本進行了宏基因組的比較研究。結果表明，在分類和基因組成方面，未斷奶兒童的腸道菌群比較簡單，且個體之間有較大的變異；而斷奶兒童和成年人的腸道菌群更為復雜，并且在功能上表現出高度的一致性，與年齡和性別無關。在尋找腸道菌群代表性基因方面，作者確定了代表成人菌群的237個基因家族和代表嬰兒菌群的136個基因家族，兩者僅有一小部分重疊，對這些基因預測功能的分析顯示，成人和嬰兒腸道菌群的不同是為了適應其不同的腸道環境，表明這些基因組可能編碼不同菌群的核心功能。通過孤立基因分析，鑒定出647個新基因家族，被認為只存在于人體腸道菌群中。此外，作者在腸道菌菌群中還發現了一個具有很大擴增能力的接合轉座子家族，提示在腸道是微生物之間橫向基因轉移的一個“熱點”。

2010年Vaishampayan等采用宏基因組方法對配對的嬰兒和母親的腸道微生物組的組成和功能進行了研究，以評價嬰兒型菌群向成年型過渡，以及母親腸道菌群對嬰兒腸道菌群的影響。結果發現，嬰兒腸道菌群很快能夠獲得并且維持其母親菌群的功能，但并沒有復制其母親的腸道菌群的系統發育分型。盡管在出生1個月時，母親的擬桿菌同發育分型在嬰兒腸道中存在，但在11個月時組成腸道菌群的兩種主要細菌——擬桿菌和雙歧桿菌的系統發育分型，與他們的母親不相同。這一結果提示1歲內嬰兒腸道菌群處于快速的成長期，其組成遠沒有達到平衡，母親腸道菌群的系統發育分型能夠傳給嬰兒，但持續時間不長。

2010年MetaHIT計劃的研究小組收集了124個來自于歐洲人腸道菌群的樣本，采用了新一代大規模高通量的測序技術進行深度測序，產出近6千億的堿基序列。經過序列組裝和基因分析，從中獲得330萬個非冗余的人體腸道宏基因組的參考基因，約是人體自身2萬個基因的150倍。該基因目錄包含了絕大部分目前已知的人體腸道微生物基因，其中99%以上屬于細菌基因，因此可以估計人腸道中存在約1000～1150種細菌，平均每個個體內至少含有約160種細菌種類，并且這些細菌是絕大部分個體所共有的。本研究還顯示人體最小宏基因組比既往報道的“核心宏基因”大幾倍，在細菌與宿主的相互作用中，發揮著重要功能，包括降解復雜多糖、合成短鏈脂肪酸、必需氨基酸和維生素等。研究者指出，人類腸道中的細菌整體擁有的基因組遠遠多于人類自身，腸道系統可被視作人類的“第二基因組”，通過構建人體腸道宏基因組，并對腸道菌群的不同特點進行分析，有助于改善人們的健康狀況。這些研究不僅將對人類自身健康與體內微生物的微妙關系做出科學的詮釋，也更有助于預防、監控和干預由腸道菌群引發的免疫低下、肥胖、腸炎和糖尿病等疾病。2011年同一項目研究組利用Sanger測序對來自歐洲四國（丹麥、法國、意大利和西班牙）的22名個體的糞便DNA樣品進行測序。將檢測結果與之前來自美國和日本的17名個體的腸道微生物組的研究結果進行了比較。隨后他們將研究延伸到丹麥的95名個體和美國的154名個體，結果發現，人體腸道中主要的微生物是厚壁菌門和擬桿菌門，但根據腸道中主要聚集的菌群不同，可以分為3種類型（即Enterotypes），分別為：類桿菌屬（ Bacteroides）、普氏菌屬（ Prevotella）和瘤胃球菌屬（ Ruminococcus）。如同血型一樣，這些腸道微生物組類型與年齡、性別、種族、飲食結構和身體質量指數無關。

2008年，我國學者采用16S rRNA克隆文庫技術對中國一家庭的7位健康成員的腸道微生物的多樣性進行了全面的認識，共檢測7255條16S rRNA基因全長序列。根據99%的序列相似性，將這些基因序列共劃分476個進化型（phylotypes），其中273個新的進化型；系統發育地位上分屬6大菌門：厚壁菌門（ Firmicutes）、擬桿菌門（ Bacteroidetes）、變形菌門（ Proteobacteria）、放線菌門（ Actinobacteria）、疣微菌門（ Verrucomicrobia）和梭桿菌門（ Fusobacteria），與Eckburg G小組等報道結果基本一致。將此家庭的序列數據集與Science雜志已報道的5位美國個體的序列數據集一起，共11 656條16S rRNA全長序列，根據99%的序列相似性，共劃分為854個進化型。通過分析，結果表明此中國健康家庭成員的腸道菌群組成每個個體間均有顯著性差異；與已報道的5位美國個體的腸道菌群結構相比較，發現在門的水平上，結構和組成基本相似；在種的水平上，這兩個隊列間存在顯著的差異。同時研究人員利用基于磁共振的代謝組技術分析尿液中代謝物的組成，用以反映人體的整體代謝狀況，結果表明此家庭的腸道微生物組成結構與宿主的尿液代謝表型間存在關聯。

關于不同的分娩方式對新生兒菌群建立的影響。2010年Dominguez-Bello采用Roche 454測序平臺，對4名陰道產和6名剖宮產的母親和新生兒各個部位的微生物組進行了研究，樣本來源于產前1小時母親皮膚、口腔黏膜和陰道，出生5分鐘以內新生兒皮膚、口腔黏膜、鼻咽抽吸物和出生24小時以內胎便。結果顯示，陰道產嬰兒的菌群接近母親陰道菌群，以乳桿菌、普雷沃菌屬（ Prevotella），或 Sneathia spp為主，而剖宮產嬰兒的菌群接近母親皮膚菌群，以葡萄球菌屬、棒狀桿菌屬和丙酸桿菌屬為主。這一研究為不同的分娩方式對新生兒菌群建立，甚至于對健康的影響提供了基礎。

關于飲食結構和生活環境對兒童腸道菌群結構的影響。De Filippo分別采用高通量測序和GC-MS技術，對1～2歲的14例非洲農村健康兒童和15例歐洲城市健康兒童糞便中微生物組和短鏈脂肪酸含量進行了檢測，發現非洲農村兒童糞便菌群主要是擬桿菌門為主，而歐洲城市兒童則主要是厚壁菌門為主；非洲農村兒童中富含纖維素酶和木聚糖酶的菌屬（ Prevotella和 Xylanibacter）幾乎在城市兒童中不存在為主。歐洲城市兒童中的腸桿菌科細菌（志賀菌和埃希菌）明顯高于農村兒童，而農村兒童糞便的短鏈脂肪酸含量明顯高于城市兒童。以上結果提示“原始”的飲食（高纖維素）和生活環境與現代西方飲食（高脂高蛋白飲食）對兒童腸道菌群的結構存在明顯的影響，這可能解釋為什么非洲農村人群少患炎癥性和非感染性結腸疾病。

關于抗生素對腸道菌群的影響研究。2010年Hill等采用16S rDNA擴增和測序技術研究了口服抗生素對小鼠腸道菌群及其免疫細胞穩定性的影響，結果顯示，口服抗生素可以使腸道菌群的數量減少10倍，腸腔中厚壁菌門細菌和黏膜相關的乳桿菌屬明顯減少，而擬桿菌門和變形菌門細菌持續存在。同時抗生素還可以引起腸上皮杯狀細胞分泌的一種蛋白（RELMβ）產生減少，以及腸黏膜CD4 ⁺ T細胞產生IFNγ和IL-17A減少。以上提示，抗生素可以引起腸道微生物組的時空變化，造成腸道相關淋巴組織前炎癥因子表達異常。

在肥胖方面，2006年Turnbaugh等對纖瘦和肥胖小鼠的研究表明，腸道菌群可以通過影響從飲食中熱量的收獲效率，發揮對熱量平衡的作用，并且如何作用于熱量的使用和儲存。為了探討宿主基因型、環境暴露與宿主腸道微生物組對肥胖的影響，2009年的一項研究采用腸道宏基因組的方法，對154名同卵和異卵成年女性雙胞胎的纖瘦或肥胖配對，以及其母親進行了腸道微生物組檢測，結果顯示家庭成員中共享有人體腸道微生物組，在特定的細菌系每個人的腸道微生物群落存在一定的變化，同卵和異卵成年雙胞胎中纖瘦或肥胖者之間也存在一定的差別。但是在所有檢測個體中，存在著廣泛的共同微生物基因，即核心微生物組，而不是在有機體水平。肥胖者在微生物的門級水平存在著改變，菌群的多樣性減少，細菌基因和代謝途徑存在改變。這些結果證實，有機體組合的多樣性雖然在功能上存在著核心的微生物組，但核心微生物組的偏差與不同的生理狀態相關（肥胖或纖瘦）。

在克羅恩病（Crohn，CD）方面，2006年Manichanh等首次采用了宏基因組學的方法全面研究了腸道微生物的多樣性，作者從6名正常人和6個名Crohn病患者的糞便樣本中抽提基因組DNA，使用fosmid載體構建了兩個基因組庫，這兩個庫分別由25 000個克隆組成。菌群的多樣性通過DNA雜交篩選兩個庫中的16s rRNA。結果顯示，在選中的1190個克隆中，總共鑒別到125個非冗余核糖體分型，主要代表了擬桿菌門和硬壁菌門。在屬于硬壁菌門的這些核糖體分型中，43種存在于健康人的糞便菌群中，而僅有13個存在于CD患者（ P＜0.025）。采用原位熒光雜交技術直接對12名患者的糞便樣本進行分析，進一步證實在CD患者中屬于硬壁菌門中細菌的比例明顯降低。本研究提示，在CD患者糞便樣本中厚壁菌門細菌的復雜性降低是CD的一個特征，此外該研究還提示有新的細菌種類的存在。

在濕疹方面，Abrahamsson TR等采用454高通量測序檢測濕疹患兒與正常兒童腸道菌群，發現濕疹患兒在1個月齡時腸道菌群多樣性減低，但是在1周齡和12個月齡則沒有顯著差異。在菌群結構中門水平沒有發現差異，屬水平有Enterococcus，Peptostreptococcaceae Incertae Sedis，Eggerthella在兩組患兒12月齡時具有顯著性差異，Peptoniphilus在過敏患兒1個月齡時含量較多，Sutterella在過敏患兒1個月和12個月齡時與非過敏兒童具有顯著性差異。并沒有發現既往所研究與過敏性疾病密切相關的雙歧桿菌和梭狀芽孢桿菌在兩組之間有差異。

在糖尿病方面，我國科學家完成了腸道微生物與2型糖尿病的宏基因組關聯分析，發現2型糖尿病患者腸道菌群存在中度紊亂，一些普遍產酪酸的菌群減少，條件致病菌增加，具有硫酸鹽還原和氧化應激抵抗功能的菌群比較豐富。