Trong ruột người và ruột của tất cả động vật đều có một hệ sinh thái vi khuẩn mạnh mẽ được gọi là hệ vi sinh. Hệ vi sinh đường ruột bao gồm hàng nghìn tỷ sinh vật: vi khuẩn, nấm và virus, rất cần cho sức khỏe của vật chủ và thực hiện các chức năng quan trọng từ xử lý thức ăn cho đến phát triển và bảo vệ hệ miễn dịch.

Trong một nghiên cứu so sánh những con chuột lớn lên trong môi trường "không có mầm bệnh" và chuột nuôi trong điều kiện phòng thí nghiệm điển hình, các nhà khoa học tại Trường Đại học Wisconsin-Madison đã xác định được thêm một vai trò nữa của các vi sinh vật trong cơ thể con người, đó là trung gian của biểu hiện gen ở vật chủ thông qua hệ gen biểu sinh (epigenome) - thông tin hóa học điều chỉnh gen họat động trong các tế bào.

Nghiên cứu mới xác định được các cơ chế trong đó, hệ vi sinh đường ruột liên lạc với các tế bào chủ để bật/tắt gen. Kết quả cho thấy cách các chất chuyển hóa được sản sinh bởi vi khuẩn trong dạ dày, giao tiếp về mặt hóa học với các tế bào kể cả tế bào nằm ở xa như trong đại tràng để tác động đến biểu hiện gen và sức khỏe của vật chủ.

Nghiên cứu đã tiết lộ những điểm khác biệt quan trọng trong việc điều hòa gen ở chuột nuôi bình thường và chuột nuôi trong môi trường không mầm bệnh. Chuột được ăn theo 2 chế độ riêng biệt: một chế độ ăn giàu cacbohydrat thực vật tương tự như các loại rau, quả mà con người tiêu thụ; chế độ ăn kia theo kiểu phương Tây giàu đường đơn (bao gồm fructose (đường trái cây), sucrose (đường ăn), và lactose (đường sữa)) và chất béo.

GS. Federico Rey, chuyên ngành vi khuẩn học và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng chế độ ăn giàu thực vật cung cấp hệ vi sinh phong phú hơn.

Theo các nhà khoa học, một tập hợp nhỏ các axit béo chuỗi ngắn được sản sinh khi vi khuẩn đường ruột tiêu thụ, chuyển hóa và lên men các chất dinh dưỡng từ thực vật, là các sứ giả hóa học quan trọng liên lạc với tế bào chủ thông qua hệ gen biểu sinh.

Trong nghiên cứu, các vi sinh vật đường ruột của chuột được cho ăn chế độ giàu đường và chất béo, đã giảm khả năng giao tiếp với các tế bào chủ. Điều này gợi mở một mô hình của hệ vi sinh của người khỏe mạnh đã được thiết lập từ xa xưa, khi thức ăn từ thực vật chiếm một phần lớn trong chế độ ăn, bên cạnh đó đường và chất béo ít xuất hiện hơn so với trong chế độ ăn hiện đại có nhiều thịt và các thực phẩm chế biến.

Thực phẩm giàu chất béo và đường, đặc biệt là thực phẩm chế biến, có thể dễ dàng được tiêu hóa bởi vật chủ, nhưng lại không phải là một nguồn thức ăn tốt cho hệ vi sinh đường ruột. Kết quả là hệ vi sinh kém đa dạng và ít liên lạc với vật chủ. 

Phát hiện bất ngờ trong nghiên cứu này là giao tiếp về mặt hóa học giữa hệ vi sinh và các tế bào vật chủ đang phát triển xa hơn. Ngoài liên lạc với các tế bào trong ruột kết, hệ vi sinh còn giao tiếp với các tế bào trong gan và mô mỡ nằm xa ruột. Đó là bằng chứng khẳng định tầm quan trọng của hệ vi sinh đối với sức khỏe của vật chủ.