气候变暖诱导鳄蜥年龄特异性肠道菌群改变及功能宏基因组变化

《Global Ecology and Conservation》：Climate Warming Induces Age-Specific Gut Microbiota Alterations and Functional Metagenomic Changes in Captive Crocodile Lizards ( Shinisaurus crocodilurus)

本研究针对气候变暖对濒危窄生态位物种鳄蜥(Shinisaurus crocodilurus)肠道菌群的影响，通过16S rRNA测序和宏基因组学分析，揭示了年龄特异性菌群响应模式。研究发现，持续6个月升温(+1.3-2.4°C)导致幼体Firmicutes和Actinobacteriota显著减少，功能分析显示ABC转运体和双组分系统显著下调，而机会性病原菌富集。该研究为窄生态位濒危物种的气候适应性保护提供了微生物标志物和理论依据。

　　

随着全球气候变暖加剧，生物多样性正面临严峻挑战。对于栖息地狭窄的濒危物种而言，其适应能力更为有限。鳄蜥(Shinisaurus crocodilurus)作为IUCN濒危物种，依赖凉爽荫蔽的溪流环境生存，对温度变化极其敏感。然而，关于这类窄生态位濒危物种如何通过宿主-微生物互作响应气候变暖的机制尚不明确，特别是不同发育阶段的响应差异更是研究空白。

为探究这一问题，研究人员在广西大桂山鳄蜥国家级自然保护区开展了为期6个月的受控升温实验。实验设置了对照组和升温组(比环境温度高1.3-2.4°C)，分别对幼体和成体鳄蜥进行跟踪研究。团队在实验基线、2个月、4个月和6个月时间点采集粪便样本，运用16S rRNA基因测序分析菌群组成变化，并通过宏基因组测序深入解析功能通路改变。

研究结果显示，鳄蜥不同年龄个体呈现出显著的肠道菌群差异。幼体以厚壁菌门(Firmicutes)为主(62.28%)，而成体则以变形菌门(Proteobacteria)占优势(56.2%)。在升温处理下，幼体表现出更敏感的响应：2个月时 Shannon 指数显著下降，6个月时所有多样性指数均出现降低。厚壁菌门和放线菌门(Actinobacteriota)显著减少，而变形菌门相对丰度上升。值得注意的是，Yokenella菌属的相对丰度与体重呈负相关，提示其可能作为健康状态的微生物指标。

成体鳄蜥的响应相对滞后，直到6个月时才出现显著的多样性下降，主要表现为酸杆菌门(Acidobacteriota)和放线菌门的减少。这种年龄特异性的响应模式反映了不同发育阶段宿主-微生物互作的内在差异。

宏基因组分析进一步揭示了功能层面的变化。在幼体鳄蜥中，升温导致环境信息处理相关通路显著下调，特别是ABC转运体和双组分系统。相反，碳代谢通路如TCA循环显著富集。机会性病原菌分析发现了193种潜在病原体，其中16种在升温条件下显著富集，包括烟曲霉(Aspergillus fumigatus)、牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis)和白色念珠菌(Candida albicans)等。

研究还发现微生物群落与宿主形态特征存在密切关联。冗余分析表明，体重、尾长和吻肛长共同解释了肠道菌群变异的4.38%，其中体重的影响最为显著。这些发现为利用微生物指标评估宿主健康状况提供了依据。

与广布种相比，窄生态位物种如鳄蜥对气候变暖的响应更为敏感和迅速。与研究者前期的7天短期升温实验相比，本次6个月的研究发现了更为深刻和持久的菌群改变，说明长期温和升温可能对濒危物种产生累积性影响。

该研究的创新之处在于首次系统揭示了窄生态位濒危爬行动物在不同发育阶段对气候变暖的肠道微生物响应特征，为濒危物种保护提供了重要启示：监测特定微生物类群(如厚壁菌门、放线菌门)的变化可作为气候适应性的早期预警指标；针对不同年龄个体需要制定差异化的保护策略；维持微生物多样性可能成为增强濒危物种气候韧性的有效途径。

这些发现不仅为鳄蜥等濒危物种的科学保护提供了理论依据和实践指导，也为理解全球变化背景下宿主-微生物互作机制提供了新的视角。未来研究可结合野外实地观测，进一步验证这些发现在自然条件下的适用性，为生物多样性保护提供更加精准的科技支撑。