2005年，美国Eckburg等对3名健康成年人的6个肠道黏膜部位包括盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠和直肠，以及粪便中的DNA进行了细菌和古细菌的16S rDNA-PCR扩增和测序。总产出13,355个原核rRNA基因序列，其中大部分（80%）为目前无法培养的新的菌种，按照细菌系统发育分型，绝大多数扩增到的序列对应于厚壁菌门（ Firmicutes）和拟杆菌门（ Bacteroidetes）。这些肠道微生物在个体之间存在着差异，黏膜部位和粪便的菌群组成不同。以上研究扩大了我们对肠道菌群多样性的认识，对进一步阐明肠道菌群在人类健康和疾病中的作用有非常重要的作用。2006年同一研究组的Gill SR等完成了2名健康成年人肠道微生物组分析，作者进行了2062次PCR扩增16S rRNA测序，并且分析了7800万个独特DNA序列的碱基对，通过对鉴定的基因进行代谢功能的分析，与人类的基因文库进行对比。结果显示，人下消化道细菌的基因数量达6万多种，比在人类基因组中发现的多100倍。消化道细菌参与和丰富了人类的多聚糖，氨基酸和外源性物质，甲烷的代谢，以及维生素和类异戊二烯烃（isoprenoids）的生物合成。作者认为，人类是一个由细菌和人体细胞共同组成的超级生物体（superorganism），其新陈代谢代表了微生物和人类自身的综合。

2007年日本的Kurokawa等对13名健康人，包括7名成年人，2名断奶的儿童和4名未断奶的儿童的粪便样本进行了宏基因组的比较研究。结果表明，在分类和基因组成方面，未断奶儿童的肠道菌群比较简单，且个体之间有较大的变异；而断奶儿童和成年人的肠道菌群更为复杂，并且在功能上表现出高度的一致性，与年龄和性别无关。在寻找肠道菌群代表性基因方面，作者确定了代表成人菌群的237个基因家族和代表婴儿菌群的136个基因家族，两者仅有一小部分重叠，对这些基因预测功能的分析显示，成人和婴儿肠道菌群的不同是为了适应其不同的肠道环境，表明这些基因组可能编码不同菌群的核心功能。通过孤立基因分析，鉴定出647个新基因家族，被认为只存在于人体肠道菌群中。此外，作者在肠道菌菌群中还发现了一个具有很大扩增能力的接合转座子家族，提示在肠道是微生物之间横向基因转移的一个“热点”。

2010年Vaishampayan等采用宏基因组方法对配对的婴儿和母亲的肠道微生物组的组成和功能进行了研究，以评价婴儿型菌群向成年型过渡，以及母亲肠道菌群对婴儿肠道菌群的影响。结果发现，婴儿肠道菌群很快能够获得并且维持其母亲菌群的功能，但并没有复制其母亲的肠道菌群的系统发育分型。尽管在出生1个月时，母亲的拟杆菌同发育分型在婴儿肠道中存在，但在11个月时组成肠道菌群的两种主要细菌——拟杆菌和双歧杆菌的系统发育分型，与他们的母亲不相同。这一结果提示1岁内婴儿肠道菌群处于快速的成长期，其组成远没有达到平衡，母亲肠道菌群的系统发育分型能够传给婴儿，但持续时间不长。

2010年MetaHIT计划的研究小组收集了124个来自于欧洲人肠道菌群的样本，采用了新一代大规模高通量的测序技术进行深度测序，产出近6千亿的碱基序列。经过序列组装和基因分析，从中获得330万个非冗余的人体肠道宏基因组的参考基因，约是人体自身2万个基因的150倍。该基因目录包含了绝大部分目前已知的人体肠道微生物基因，其中99%以上属于细菌基因，因此可以估计人肠道中存在约1000～1150种细菌，平均每个个体内至少含有约160种细菌种类，并且这些细菌是绝大部分个体所共有的。本研究还显示人体最小宏基因组比既往报道的“核心宏基因”大几倍，在细菌与宿主的相互作用中，发挥着重要功能，包括降解复杂多糖、合成短链脂肪酸、必需氨基酸和维生素等。研究者指出，人类肠道中的细菌整体拥有的基因组远远多于人类自身，肠道系统可被视作人类的“第二基因组”，通过构建人体肠道宏基因组，并对肠道菌群的不同特点进行分析，有助于改善人们的健康状况。这些研究不仅将对人类自身健康与体内微生物的微妙关系做出科学的诠释，也更有助于预防、监控和干预由肠道菌群引发的免疫低下、肥胖、肠炎和糖尿病等疾病。2011年同一项目研究组利用Sanger测序对来自欧洲四国（丹麦、法国、意大利和西班牙）的22名个体的粪便DNA样品进行测序。将检测结果与之前来自美国和日本的17名个体的肠道微生物组的研究结果进行了比较。随后他们将研究延伸到丹麦的95名个体和美国的154名个体，结果发现，人体肠道中主要的微生物是厚壁菌门和拟杆菌门，但根据肠道中主要聚集的菌群不同，可以分为3种类型（即Enterotypes），分别为：类杆菌属（ Bacteroides）、普氏菌属（ Prevotella）和瘤胃球菌属（ Ruminococcus）。如同血型一样，这些肠道微生物组类型与年龄、性别、种族、饮食结构和身体质量指数无关。

2008年，我国学者采用16S rRNA克隆文库技术对中国一家庭的7位健康成员的肠道微生物的多样性进行了全面的认识，共检测7255条16S rRNA基因全长序列。根据99%的序列相似性，将这些基因序列共划分476个进化型（phylotypes），其中273个新的进化型；系统发育地位上分属6大菌门：厚壁菌门（ Firmicutes）、拟杆菌门（ Bacteroidetes）、变形菌门（ Proteobacteria）、放线菌门（ Actinobacteria）、疣微菌门（ Verrucomicrobia）和梭杆菌门（ Fusobacteria），与Eckburg G小组等报道结果基本一致。将此家庭的序列数据集与Science杂志已报道的5位美国个体的序列数据集一起，共11 656条16S rRNA全长序列，根据99%的序列相似性，共划分为854个进化型。通过分析，结果表明此中国健康家庭成员的肠道菌群组成每个个体间均有显著性差异；与已报道的5位美国个体的肠道菌群结构相比较，发现在门的水平上，结构和组成基本相似；在种的水平上，这两个队列间存在显著的差异。同时研究人员利用基于磁共振的代谢组技术分析尿液中代谢物的组成，用以反映人体的整体代谢状况，结果表明此家庭的肠道微生物组成结构与宿主的尿液代谢表型间存在关联。

关于不同的分娩方式对新生儿菌群建立的影响。2010年Dominguez-Bello采用Roche 454测序平台，对4名阴道产和6名剖宫产的母亲和新生儿各个部位的微生物组进行了研究，样本来源于产前1小时母亲皮肤、口腔黏膜和阴道，出生5分钟以内新生儿皮肤、口腔黏膜、鼻咽抽吸物和出生24小时以内胎便。结果显示，阴道产婴儿的菌群接近母亲阴道菌群，以乳杆菌、普雷沃菌属（ Prevotella），或 Sneathia spp为主，而剖宫产婴儿的菌群接近母亲皮肤菌群，以葡萄球菌属、棒状杆菌属和丙酸杆菌属为主。这一研究为不同的分娩方式对新生儿菌群建立，甚至于对健康的影响提供了基础。

关于饮食结构和生活环境对儿童肠道菌群结构的影响。De Filippo分别采用高通量测序和GC-MS技术，对1～2岁的14例非洲农村健康儿童和15例欧洲城市健康儿童粪便中微生物组和短链脂肪酸含量进行了检测，发现非洲农村儿童粪便菌群主要是拟杆菌门为主，而欧洲城市儿童则主要是厚壁菌门为主；非洲农村儿童中富含纤维素酶和木聚糖酶的菌属（ Prevotella和 Xylanibacter）几乎在城市儿童中不存在为主。欧洲城市儿童中的肠杆菌科细菌（志贺菌和埃希菌）明显高于农村儿童，而农村儿童粪便的短链脂肪酸含量明显高于城市儿童。以上结果提示“原始”的饮食（高纤维素）和生活环境与现代西方饮食（高脂高蛋白饮食）对儿童肠道菌群的结构存在明显的影响，这可能解释为什么非洲农村人群少患炎症性和非感染性结肠疾病。

关于抗生素对肠道菌群的影响研究。2010年Hill等采用16S rDNA扩增和测序技术研究了口服抗生素对小鼠肠道菌群及其免疫细胞稳定性的影响，结果显示，口服抗生素可以使肠道菌群的数量减少10倍，肠腔中厚壁菌门细菌和黏膜相关的乳杆菌属明显减少，而拟杆菌门和变形菌门细菌持续存在。同时抗生素还可以引起肠上皮杯状细胞分泌的一种蛋白（RELMβ）产生减少，以及肠黏膜CD4 ⁺ T细胞产生IFNγ和IL-17A减少。以上提示，抗生素可以引起肠道微生物组的时空变化，造成肠道相关淋巴组织前炎症因子表达异常。

在肥胖方面，2006年Turnbaugh等对纤瘦和肥胖小鼠的研究表明，肠道菌群可以通过影响从饮食中热量的收获效率，发挥对热量平衡的作用，并且如何作用于热量的使用和储存。为了探讨宿主基因型、环境暴露与宿主肠道微生物组对肥胖的影响，2009年的一项研究采用肠道宏基因组的方法，对154名同卵和异卵成年女性双胞胎的纤瘦或肥胖配对，以及其母亲进行了肠道微生物组检测，结果显示家庭成员中共享有人体肠道微生物组，在特定的细菌系每个人的肠道微生物群落存在一定的变化，同卵和异卵成年双胞胎中纤瘦或肥胖者之间也存在一定的差别。但是在所有检测个体中，存在着广泛的共同微生物基因，即核心微生物组，而不是在有机体水平。肥胖者在微生物的门级水平存在着改变，菌群的多样性减少，细菌基因和代谢途径存在改变。这些结果证实，有机体组合的多样性虽然在功能上存在着核心的微生物组，但核心微生物组的偏差与不同的生理状态相关（肥胖或纤瘦）。

在克罗恩病（Crohn，CD）方面，2006年Manichanh等首次采用了宏基因组学的方法全面研究了肠道微生物的多样性，作者从6名正常人和6个名Crohn病患者的粪便样本中抽提基因组DNA，使用fosmid载体构建了两个基因组库，这两个库分别由25 000个克隆组成。菌群的多样性通过DNA杂交筛选两个库中的16s rRNA。结果显示，在选中的1190个克隆中，总共鉴别到125个非冗余核糖体分型，主要代表了拟杆菌门和硬壁菌门。在属于硬壁菌门的这些核糖体分型中，43种存在于健康人的粪便菌群中，而仅有13个存在于CD患者（ P＜0.025）。采用原位荧光杂交技术直接对12名患者的粪便样本进行分析，进一步证实在CD患者中属于硬壁菌门中细菌的比例明显降低。本研究提示，在CD患者粪便样本中厚壁菌门细菌的复杂性降低是CD的一个特征，此外该研究还提示有新的细菌种类的存在。

在湿疹方面，Abrahamsson TR等采用454高通量测序检测湿疹患儿与正常儿童肠道菌群，发现湿疹患儿在1个月龄时肠道菌群多样性减低，但是在1周龄和12个月龄则没有显著差异。在菌群结构中门水平没有发现差异，属水平有Enterococcus，Peptostreptococcaceae Incertae Sedis，Eggerthella在两组患儿12月龄时具有显著性差异，Peptoniphilus在过敏患儿1个月龄时含量较多，Sutterella在过敏患儿1个月和12个月龄时与非过敏儿童具有显著性差异。并没有发现既往所研究与过敏性疾病密切相关的双歧杆菌和梭状芽孢杆菌在两组之间有差异。

在糖尿病方面，我国科学家完成了肠道微生物与2型糖尿病的宏基因组关联分析，发现2型糖尿病患者肠道菌群存在中度紊乱，一些普遍产酪酸的菌群减少，条件致病菌增加，具有硫酸盐还原和氧化应激抵抗功能的菌群比较丰富。