理解人体内微生物的生态结构是个颇为棘手的课题。在一个大型生态系统中，比如热带雨林里，生态学家可以实地考察其中无数的个体与物种，它们的行为以及之间的相互作用。这些考察可以实时进行--日日夜夜、春夏秋冬，甚至持续多年。但是，起码目前，我们还无法以这种方式或者类似的方式来研究微生物生态系统。如前所述，我们所能采取的最佳方案是统计并鉴定出给定群落中的所有基因。这项任务有点像从一块热带雨林中割出一公顷的角落，丢进一个巨大的搅拌机，然后统计残留的树叶、木材、树根、动物骨头、羽毛、爪子的数量，并通过这些碎片推断出树林里有哪些动植物以及它们之间的关联。
通过比较我们体内细菌的基因与其他功能已知的基因，我们可以推测出细菌基因的功能。人类微生物组计划与欧洲人类肠道宏基因组计划最初发现的大部分基因都属于我们所说的“持家基因”--这些基因是细菌生存所必需的，而且时时刻刻都在表达。例如，我们发现了大量负责细胞壁合成与维护的基因，这是因为所有的细菌都需要构建细胞壁；所有的细菌也必须复制DNA来繁殖后代，这就需要基因来编码DNA聚合酶，用于合成新的DNA。人体细胞里，编码DNA聚合酶的基因有好几个版本，而人体内的微生物则可能具有上千个版本，而且这些版本因为细菌的来源不同而略有差异。
在身体的不同位置发现的微生物的基因也略有差异。尽管持家基因的表达水平很稳定，但是皮肤细菌比起结肠细菌来，有更多与油脂代谢相关的基因。阴道细菌含有一些基因可以帮助它们营造并适应于酸性环境。就目前掌握的知识而言，我们尽可以放心地预测：细菌在人体的不同微环境里执行者各自独特的功能，而且彼此间的差别要比不同人基因组差别大得多。比如，世界上最高的人与最矮的人的区别大概是两三倍，而在一个典型微生物群系中，微生物的基因之间的差异可能高达上千万倍。细菌的特异性如何影响我们的御健康，包括代谢、免疫，甚至认知能力方面的差异？这是一个激动人心却鲜有探索的领域。
目前，在已识别出来的人体细菌基因中，有30%~40%的基因功能尚不明确，但是我们知道，有些微生物数量稀少、容易灭绝。正如在阴道微生物中，细菌种群规模有着极大的起伏，一个特定物种的细胞数量可以在1~1万亿之间波动。让我们设想一下，动物在觅食的时候，从某种新的食物里第一次接触到某种化学物质的情形。假定它体内的一种细菌本来有100个，当肠道环境中出现了変化，比如说有了新的食物，这些细菌几天之内规模就会增加到数十亿。若是失去了宝贵的食物，或者其他细菌的竟争能力太强，数量上占统治地位的物种则会锐减至原来的几千分之一，甚至更低的水平。这种波动性与灵活性正是微生物群系的核心特征，也帮助微生物群系维持着自身稳定。不过，假如某物种只有上百个细胞，它就没有太多的余地来抵御风险，使用一次抗生素就可能会让它灭绝。
我将这些稀少的物种称为“偶发性微生物”(contingencymicrobes)。它们不仅可以利用不常见的化合物为食，完成一般的细菌所不能完成的任务，还可以抵御某些特殊的威胁，比如人类从未遭遇过的某种瘟疫。在我看来，它们就像一个报警系统，提醒我们微生物的多样性至关重要。失去了关键的稀有物种会怎么样？这会带来级联效应并引发次生灭绝吗？