季节性增加的寄生虫负荷与野生大黄蜂的微生物群失调有关

《mSystems》：Seasonally increasing parasite load is associated with microbiota dysbiosis in wild bumblebees

肠道微生物群与寄生虫感染关系研究。通过对缅因州9种共生马蜂3年的野外调查，结合16S rRNA测序和qPCR检测，研究发现肠道核心微生物群（如Apibacter和Gilliamella）与Crithidia bombi感染负荷显著负相关，感染导致微生物群失调，优势菌减少，环境相关菌增加，证实核心微生物群在抵抗严重寄生虫感染中起关键作用。

　　在自然界中，蜜蜂作为重要的传粉者，其肠道微生物群与宿主健康之间的关系一直备受关注。尤其是对于野生熊蜂（bumblebees）而言，其肠道微生物群不仅在维持宿主生理功能中扮演重要角色，还可能影响其对感染的抵抗力。然而，关于野生熊蜂微生物群与常见寄生虫——**Crithidia bombi** 之间的具体关系，此前的研究结果却存在一定的分歧。为了深入探讨这一问题，研究人员开展了一项为期三年的野外调查，通过对缅因州9种共存熊蜂的肠道微生物群进行分析，揭示了其与寄生虫感染之间的复杂关系。

### 微生物群与宿主健康的关联

熊蜂的肠道微生物群在维持宿主健康方面具有重要作用。研究表明，熊蜂肠道中存在一组稳定的“核心微生物群”，这些微生物在宿主的生命周期中表现出较强的适应性。这些核心微生物主要包括**Snodgrassella**、**Gilliamella**、**Bifidobacterium**和**Lactobacillus**等，它们在宿主肠道中广泛存在，并且与宿主的免疫系统密切相关。在实验研究中，发现这些核心微生物在抑制寄生虫感染方面具有显著作用，尤其是在**Bombus impatiens**中，**Apibacter**、**Lactobacillus Firm-5**和**Gilliamella**的高相对丰度与严重的寄生虫感染具有负相关性。这表明，核心微生物群可能在维持熊蜂健康方面发挥关键作用，其丰度的降低可能预示着寄生虫感染的加重。

此外，研究还发现，随着寄生虫感染负荷的增加，熊蜂肠道微生物群的组成会发生显著变化。感染样本中，某些“机会性微生物”如**Entomomonas**的丰度显著上升，而一些核心微生物如**Apibacter**和**Gilliamella**的丰度则下降。这种变化被定义为“微生物失调”（dysbiosis），表明寄生虫感染可能通过改变肠道微生物群的组成，从而影响宿主的健康状况。值得注意的是，尽管这些核心微生物与初始感染之间的关联较为微弱，但它们在严重感染时的丰度下降则进一步支持了其在宿主健康中的重要性。

### 微生物群的季节性和空间性变化

研究还发现，熊蜂的肠道微生物群存在明显的季节性变化。在三年的野外调查中，研究人员发现，随着夏季的推进，微生物群的多样性逐渐增加，某些微生物的丰度也随之变化。例如，**Entomomonas**的丰度在夏季末期显著上升，这与寄生虫感染率的季节性上升趋势相吻合。这表明，熊蜂的肠道微生物群可能受到环境因素的影响，例如花粉和花蜜的摄入、温度变化以及微生物的传播途径等。

与此同时，研究人员还观察到，熊蜂肠道微生物群的空间分布存在差异。在缅因州的沿海地区，寄生虫感染率显著高于内陆地区，这可能与环境因素如气候温和、寄生虫传播路径的多样性以及蜜蜂种群密度有关。尽管不同地区的微生物群组成存在差异，但这种变化并不总是与地理距离相关，而是更可能受到局部生态条件的影响。例如，沿海地区的蜜蜂可能因较高的花蜜资源而拥有更丰富的微生物群，而这种多样性可能在一定程度上增加了感染的可能性。

### 微生物群与寄生虫感染的相互作用

研究还发现，熊蜂肠道微生物群的多样性与寄生虫感染负荷之间存在显著的负相关关系。在感染的样本中，微生物群的多样性显著增加，同时核心微生物的相对丰度下降。这种现象表明，寄生虫感染可能通过破坏原有的微生物平衡，导致肠道菌群的紊乱。这种紊乱可能进一步削弱宿主的免疫能力，使其更容易受到其他病原体的侵袭。

进一步的分析显示，某些微生物的丰度变化与寄生虫感染负荷密切相关。例如，**Entomomonas**的丰度随着感染的加重而显著上升，而**Apibacter**和**Gilliamella**的丰度则随感染负荷的增加而减少。这表明，某些微生物可能在寄生虫感染过程中扮演“机会性微生物”的角色，它们可能在宿主免疫系统受损时迅速增殖，从而加剧感染的严重性。相反，某些核心微生物则可能通过抑制寄生虫的生长或增强宿主的免疫反应，起到保护作用。

### 不同蜂种的微生物群差异

研究人员还发现，不同熊蜂种群之间的微生物群组成存在差异。尽管所有熊蜂种群都拥有相似的核心微生物群，但某些微生物的相对丰度在不同种群中表现出明显的差异。例如，**Gilliamella**和**Schmidhempelia**在不同种群中的丰度差异较大，这可能与种群间的生态适应性有关。此外，研究还发现，某些微生物在特定种群中表现出更强的宿主特异性，这表明它们可能与特定的熊蜂种群形成稳定的共生关系。

值得注意的是，尽管不同种群的微生物群存在差异，但这些差异并不总是与地理距离相关。例如，某些微生物在沿海和内陆地区的分布并不均匀，而是更可能受到局部环境条件的影响。这提示我们，微生物群的组成不仅与宿主的遗传背景有关，还可能受到环境因素的调控。

### 研究的意义与未来方向

本研究为理解熊蜂肠道微生物群与寄生虫感染之间的关系提供了重要的实证依据。首先，它揭示了熊蜂肠道微生物群的稳定性，表明尽管环境和寄生虫感染可能对微生物群产生影响，但熊蜂仍然能够维持一个相对稳定的微生物群。其次，研究发现，寄生虫感染与微生物群的失调密切相关，这表明微生物群可能在宿主的免疫防御中发挥关键作用。最后，研究还发现，不同熊蜂种群的微生物群组成存在差异，这可能与种群间的生态适应性有关。

这些发现对熊蜂的保护和农业蜜蜂的管理具有重要意义。随着人类活动对自然环境的干扰，熊蜂的生存状况正面临严峻挑战。研究显示，寄生虫感染与环境压力（如农药暴露、栖息地丧失）之间可能存在协同效应，进一步加剧宿主的健康风险。因此，保护熊蜂的微生物群可能是维持其健康和种群稳定的重要策略之一。此外，研究还提示，未来的研究应更加关注微生物群与寄生虫感染之间的动态关系，以及环境因素如何影响这种关系。通过进一步的实验和长期监测，我们或许能够更深入地理解熊蜂微生物群的生态功能，并为其保护提供科学依据。