地球上的生命是紧密相连的，自然周期24小时一天。植物,动物,甚至细菌,这些生理节律控制许多生物功能。人类可以否决他们的生物钟,但频繁的时差或轮班工作打乱了昼夜节律的人经常患病,例如更容易受到糖尿病、肥胖、心血管疾病和癌症的困扰。有各种各样的理论来解释这些关联。但研究人员现在有一个新的考虑方法：向住在消化道的细菌要答案。一项研究表明，在小鼠和一小群人类志愿者中,这些肠道微生物也有内部同步的生物钟。当我们的昼夜节律紊乱时，所以我们的那些细菌工作也出现了紊乱。

       过去几年已经看到人们对肠道的细菌浓烈的兴趣,而这些细菌似乎在从免疫代谢到情绪方面都发挥了作用。尽管破坏生物钟导致了一些疾病，但还未找到与肠道菌群的密切联系。以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的微生物和免疫学专家Eran Elinav想知道这些微生物和生理节律之间未被发现的联系。

     为了测试这个理论,他和他的同事分析了实验室老鼠的粪便样本经过正常12小时周期后光明与黑暗后的细菌。24小时的周期内每6小时采集标本两个。各种细菌中高达60%的微生物类型的总数和患病率相对于整个白天和黑夜彼此起伏不定。在黑暗阶段(当老鼠在夜间,是最活跃的)，细菌都在忙于消化营养,修复他们的DNA,且不断增长。在光阶段,微生物则进行“管家”进程,如排毒、感应周围的化学物质、和建筑鞭毛或者尾巴、或者运动。

      动物的摄食受到生物钟的调控。反过来，进食时间在校准外周生物钟方面也起着关键作用。研究者发现，由于正常小鼠是夜间活动的动物，它们倾向于在夜间进食，Per1/2-/-小鼠则不论时候，全天开吃。有鉴于此，研究者们假设，小鼠肠道内菌群的波动可能与摄食模式相关。他们设计了一个定点喂食的实验，将正常小鼠分为两组，分别仅在“白天”或“夜晚”喂食。

       这样喂食2周后，研究者每6小时采集一次小鼠粪便菌群样本，连续采集2天。他们发现，只能在“夜晚”进食的小鼠，肠道菌群的变化与随意进食的正常小鼠的菌群相似，反映出夜行性啮齿类的进食习惯。相比之下，只能在“白天”进食的小鼠，肠道菌群的周期性变化发生了明显的相移，峰值期和低值期几乎都移动了12个小时，并使得某些细菌（如Candidatus Arthromitus ）表现出更强的昼夜周期性变化。研究者在Per1/2-/-小鼠进行了相同的实验，发现尽管小鼠的昼夜节律被破坏，但规律的摄食能让小鼠肠道菌群的昼夜周期性变化重新建立起来。这些结果提示，肠道菌群的变化会直接受到摄食时间的影响。

      研究者们在小鼠身上模拟人的时差反应，观察肠道菌群所受的影响。小鼠们每3天将遭遇一次“倒时差”——过了3天正常日子后，第4-6天的“白天”会比前三天提前了8小时，从第7天起又恢复前3天的时间。4周以后，小鼠倒出“时差病”，进食不规律，肠道菌群的昼夜周期性变化也被破坏。“倒时差”实验进行到4个月后，即使喂食正常的食物，有“时差反应”的小鼠还是出现了超重和脂肪量增加的情况。将超重小鼠的肠道菌群移植到无菌小鼠中，后者也出现了超重和葡萄糖耐量降低的现象。这些结果进一步表明，与时差反应相关的代谢问题，与肠道菌群的失调有所关联。

      随后，研究者们分析了2个人的粪便样品，发现肠道细菌中多达10%的种类会呈现昼夜性的丰度变化，这些细菌所参与的功能也同样存在昼夜差异。例如，能量代谢和蛋白质合成多见于白天，而解毒过程则多见于夜晚——与夜行性的小鼠正好相反。

      在时差实验中，研究者们以两个倒时差的人（他们分别从美国中部或西部飞到以色列，时差8-10小时）作为实验对象，分别在他们离开之前（无时差反应）、到达之后一天（经历时差反应）以及到达后2周（已恢复）时收集粪便样品。他们发现，在有时差反应时的粪便样品中，硬壁菌门（Firmicutes）的细菌丰度较高——这类细菌与肥胖和代谢疾病的发生相关。