综合微生物组数据集可以准确预测动物年龄

　　

一项结合了全球14项研究结果的分析揭示了仔猪微生物群，特别是肠道细菌随时间变化的一些共同模式。

普渡大学(Purdue University)动物科学副教授蒂姆·约翰逊(Tim Johnson)说:“也有例外，但总的来说，我们发现了所有这些动物之间的总体趋势。”“我们认为这些模式是广泛适用的，因为我们的数据集来自世界各地的多项研究，当我们在不相关的数据集中测试这些预测时，这些模式仍然有效。”

约翰逊和三位合著者在《微生物学光谱》杂志上发表了他们的分析。虽然像这样的研究在人类微生物组领域相当普遍，但相对较少关注动物微生物组。约翰逊说:“我们正试图让动物方面跟上人类方面的步伐。”

这项研究是在价值540亿美元的养猪业面临压力的情况下进行的，他们要创造出一种高质量、经济上重要、营养丰富的产品，同时还要降低对环境的影响，并使用更少的抗生素来保持动物的健康。

“有希望通过控制微生物群，我们将能够在生产和环境影响方面取得一些需要取得的成果。这个领域才刚刚开始。像这样的研究奠定了大量的基础工作，这是迄今为止所缺失的，”他说。

该分析纳入了2019年至2021年间在澳大利亚、加拿大、中国、荷兰、挪威和美国发表的研究数据，数据涵盖了从出生到市场年龄的60个时间点，从约350头猪身上采集的3300多个粪便微生物群落。

来自加拿大圭尔夫大学安大略省兽医学院的合著者Nicole Ricker共同领导了该分析中包括的一项研究，该研究于2020年发表在《兽医科学前沿》上。Ricker是病理生物学系的助理教授，他强调了这项工作中的两个关键发现，为未来的研究奠定了基础。

“首先，仔猪发育过程中微生物群发育的总体轨迹是可预测的，可以有效地建模，尽管研究方法存在差异，”里克说。参与研究的动物品种繁多，基因不同，饮食也不同。

其次，该研究在精细的时间尺度上揭示了仔猪微生物组的重要细节。她说:“这为了解不同管理策略(包括饲料添加剂、断奶时间和抗生素使用)对仔猪微生物群发育的影响开辟了多种研究途径。”

这项研究的一个目标是根据动物的微生物群来预测它们的年龄。研究人员能够做到这一点，准确率约为70%。有证据表明，越成熟的微生物群落稳定得越快。这可能会转化为动物更稳定的生长条件。

约翰逊说:“这很重要，因为微生物群落在影响动物的免疫系统、健康、消化饲料的能力和生长速度方面起着重要作用。”

研究人员发现，随着时间的推移，仔猪体内的细菌群落确实发生了变化，但变化的速度减慢了。他说:“对我来说最令人惊讶的是，我们能够发现对群落的继承或成熟至关重要的特定细菌在所有不同的研究地点之间都是相似的。”

新的分析还强调了更频繁的微生物组采样的价值。许多研究每周采集一次样本。另一些人则接受了几周的治疗，然后在最后提取样本，看看发生了什么。

有了约翰逊和他的同事们收集的数据集，研究人员可以比较治疗对正常动物的影响。虽然以前的研究也这样做了，但他们依赖于单一的数据集，将治疗过的动物与未治疗过的动物进行比较。

“在一项单独的研究中，对照动物实际上可能并不代表正常微生物群的全球平均水平。控制措施可能会偏离全球平均水平，”约翰逊说。综合数据集允许研究人员将全球平均水平与当地研究进行比较。

肠道细菌种群的全球平均大小和多样性呈振荡模式变化，随着时间的推移，多样性普遍增加。在微生物群数量大幅波动期间对治疗组进行抽样可能会提供误导性的结果。

约翰逊说:“你看到的治疗组微生物群之间的差异可能是在这些暂时的变化之一，而不是总的趋势。”“我们希望鼓励人们在多个时间点取样，这样你就能确保你是在总体趋势中，而不是在某个暂时的波动中。”