鲸类病原生态学：瓜头鲸多部位微生物组揭示弧菌属的潜在人畜共患病风险与海洋哺乳动物保护意义

本刊推荐：为解析海洋哺乳动物微生物组特征及潜在病原传播风险，Li等对搁浅瓜头鲸(Peponocephala electra)9个解剖部位（口腔、食管、前肠、中肠、后肠、呼吸孔及3处皮肤创伤）开展16S rRNA基因测序研究。发现胃肠道微生物丰富度从口腔至后肠递减，创伤部位以弧菌属(Vibrio)（47.84%）和假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)（17.84%）为主，呼吸系统则以牡蛎杆菌属(Ostreibacterium)（57.5%）为特征。研究首次鉴定出7种弧菌（含霍乱弧菌V. cholerae），功能预测显示创伤和肠道富集致病相关通路。该研究揭示了宿主-环境微生物双向交换动态，为海洋哺乳动物保护策略和人畜共患病风险评估提供科学依据。

　　

海洋生态系统蕴藏着地球上最复杂的生物共生网络，其中微生物与海洋动物形成的微生物组在宿主健康、生理和行为中扮演着关键角色。随着气候变化和人类活动对海洋环境影响的加剧，理解海洋哺乳动物的微生物组特征及其与环境的交互作用已成为生态学和微生物学交叉领域的前沿课题。瓜头鲸（Peponocephala electra）作为广泛分布于热带和亚热带海域的海豚科物种，虽在海洋生态系统中具有重要地位，但其微生物组研究长期以来局限于肠道区域，多部位微生物组特征及潜在病原分布模式仍是未知领域。更值得注意的是，海洋哺乳动物皮肤创伤的微生物定植规律及其与海洋病原微生物的关联，对于理解野生动物健康管理和人畜共患病风险具有迫切研究需求。

针对这一科学问题，Li等人在《BMC Microbiology》发表了首篇针对搁浅瓜头鲸多解剖部位微生物组的系统性研究。研究人员通过16S rRNA基因测序技术（V3-V4区引物338F/806R），对胃肠道（口腔、食管、前肠、中肠、后肠）、呼吸系统（呼吸孔）和皮肤创伤（左前侧、背鳍、尾部）等9个部位以及周边海水样本进行微生物群落解析，采用PICRUSt2进行功能预测，并通过加权UniFrac距离进行β多样性分析。样本来源于2023年1月在中国广东汕头搁浅的个体，严格遵循Code 1尸检标准并在死亡后90分钟内完成采样，最大限度减少了死后微生物变化的影响。

微生物多样性呈现解剖部位特异性

通过α多样性分析发现，口腔部位拥有最高微生物丰富度（Sobs=364±16），而肠道部位呈现从前肠到后肠的递减趋势（后肠Sobs=186±12）。皮肤创伤部位中尾部创伤微生物丰富度最高（Sobs=566±71），显著高于其他解剖部位。β多样性分析显示，呼吸道微生物群落与其他部位明显分离（ANOSIM检验R=0.781, p=0.001），而创伤部位与海水样本呈现高度相似性，表明环境微生物对创伤定植的显著影响。

微生物组成分布规律

在门水平上， Fusobacteriota 和 Pseudomonadota 在所有部位占据主导地位。胃肠道微生物组成呈现明显梯度变化：前肠以弧菌目（Vibrionales）（42.56%）和巴斯德氏菌目（Pasteurellales）（34.34%）为主；中肠转变为 Fusobacteriales（39.21%）和 Eubacteriales（26.34%）主导；后肠则再次出现弧菌目（50.66%）的富集。呼吸道微生物群落呈现高度特异性， Cardiobacteriales（57.46%）占据绝对优势。创伤部位则一致呈现弧菌目和交替单胞菌目（Alteromonadales）主导模式，其中左前创伤中弧菌属（Vibrio）相对丰度高达73.91%。

潜在病原菌分布特征

研究通过OTU分析鉴定出7种弧菌属物种：V. alginolyticus、V. cidicii、V. cyclitrophicus、V. navarrensis、V. parahaemolyticus、V. salilacus 和 V. splendidus，其中霍乱弧菌（V. cholerae）在非呼吸道样本中均有检测。值得注意的是，V. profundi 仅存在于前部和背鳍创伤部位。其他潜在病原菌如假交替单胞菌（Pseudoalteromonas tetraodonis）在创伤和海水中显著富集，而 Photobacterium damselae（发光杆菌）则从前肠到后肠呈现渐进式富集模式。

功能预测揭示致病潜力

PICRUSt2功能预测显示，创伤和海水微生物组中人类疾病通路相对丰度最高（1.4±0.29%），KEGG Level 3分析发现创伤和肠道微生物组富集了弧菌感染（Vibrio cholerae infection）和病原循环（pathogenic cycle）等致病相关通路。胃肠道微生物组特异性富集安沙霉素生物合成、D-谷氨酸代谢等功能模块，呼吸道微生物组则显著富集细菌趋化性和支链氨基酸生物合成通路。

这项研究首次绘制了瓜头鲸多解剖部位微生物组图谱，揭示了环境-宿主界面微生物双向交换的动态过程。研究结果表明，弧菌属作为优势菌群在胃肠道和创伤部位广泛存在，其分布模式反映了环境驱动的定植策略。特别是创伤部位与海水微生物的高度相似性，表明海洋环境作为病原微生物库对海洋哺乳动物健康构成持续威胁。功能预测结果进一步表明，这些微生物群落具有激活致病通路的潜力，可能在宿主免疫抑制状态下引发机会性感染。

该研究的发现对海洋哺乳动物保护具有多重意义：首先，建立了多部位微生物组基线数据库，为野生动物健康评估提供新指标；其次，鉴定出的弧菌物种具有人畜共患病潜力，为公共卫生风险预警提供科学依据；最后，研究强调了海洋环境微生物监测的重要性，为制定针对性的海洋哺乳动物保护策略提供了微生物学基础。未来研究需要扩大样本量，并结合宏基因组学和培养组学方法进一步验证病原菌的致病机制和传播动力学。