淡水腹足类动物中，由宿主特异性驱动的肠道微生物稳定性对蓝藻水华的差异性响应

《Ecology and Evolution》：Divergent Response of Host-Specific Driven Gut Microbial Stability in Freshwater Gastropods to Cyanobacterial Blooms

肠道微生物群稳定性与蓝藻水华响应的螺类差异研究。两种淡水螺（B. aeruginosa和P. canaliculata）的肠道微生物群在蓝藻水华存在与否时表现出显著稳定性差异：B. aeruginosa网络复杂度低、脆弱性高，关键物种数量少，受MCs负向影响显著；P. canaliculata则保持高复杂性和稳定性，受环境扰动影响较小。机制分析显示，蓝藻水华通过改变微生物互作网络和关键物种组成，导致B. aeruginosa群稳定性下降，而P. canaliculata通过增强网络连接性和关键物种功能维持稳定。

　　### 肠道微生物群稳定性与宿主适应性

在水生生态系统中，肠道微生物群的稳定性对于宿主适应环境变化具有关键作用。研究发现，蓝藻的大量繁殖和积累不仅对水体生态产生深远影响，还可能改变宿主的肠道微生物群落结构，从而影响其适应能力。蓝藻能够产生多种毒素，如微囊藻毒素（MCs），这些毒素在食物链中积累，对水生生物和人类健康构成潜在威胁。本研究聚焦于两种淡水蜗牛——*Bellamya aeruginosa*（*B. aeruginosa*）和*Pomacea canaliculata*（*P. canaliculata*）——探讨它们在不同水体环境中肠道微生物群的稳定性差异。

#### 蓝藻对肠道微生物群的影响

蓝藻的大量繁殖会导致水体中微生物群落的显著变化，包括多样性、群落结构以及群落组装机制。在蓝藻繁殖的水体中，*B. aeruginosa* 的肠道微生物群表现出较低的稳定性，其群落对蓝藻的暴露更加敏感，而*P. canaliculata* 则表现出更强的适应能力。这种差异可能源于两种蜗牛在生态适应性上的不同。*B. aeruginosa* 是一种本土蜗牛，广泛分布于东亚地区，是水生生态系统中的关键物种。然而，它对各种污染物的敏感性较高，这使其成为评估受污染沉积物生态毒性的理想生物指示物种。相比之下，*P. canaliculata* 是一种常见的外来蜗牛，因其对环境压力的高耐受性、高繁殖率和复杂的食性而成为成功的入侵物种之一，对水生生态系统的生物多样性和功能造成显著影响。

#### 肠道微生物群的组成与多样性

研究通过分析两种蜗牛在不同水体中的肠道微生物群，发现它们的微生物群落结构存在显著差异。在无蓝藻水体中，*B. aeruginosa* 的肠道微生物群主要由变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）构成，分别占42%和24%。此外，拟杆菌门（Bacteroidota）、蓝藻门（Cyanobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）也存在较高的相对丰度。而在蓝藻水体中，*B. aeruginosa* 的肠道微生物群则以变形菌门（67%）和厚壁菌门（28%）为主，表明其微生物组成发生了显著变化。*P. canaliculata* 的肠道微生物群在两种水体中均以变形菌门和厚壁菌门为主，且其微生物组成在两种环境中相对稳定。

研究还发现，*B. aeruginosa* 在蓝藻水体中的肠道微生物多样性显著降低，而*P. canaliculata* 的多样性则没有明显差异。这种差异可能与蓝藻毒素对*P. canaliculata* 肠道微生物的抑制作用较弱有关，也可能与其更强的环境适应能力相关。此外，研究通过主坐标分析（PCoA）和多元方差分析（PERMANOVA）进一步揭示了两种蜗牛肠道微生物群的结构差异。*B. aeruginosa* 在蓝藻水体中的肠道微生物群结构与无蓝藻水体相比存在显著差异，而*P. canaliculata* 的肠道微生物群结构则保持相对稳定。

#### 肠道微生物群的组装机制

肠道微生物群的组装机制在不同宿主之间存在差异。研究发现，*B. aeruginosa* 在蓝藻水体中的微生物群落组装主要受到同质选择（homogeneous selection）的影响，这种机制通常与宿主的生理特性和环境条件密切相关。而在无蓝藻水体中，*B. aeruginosa* 的肠道微生物群落组装更倾向于随机过程（stochastic processes）。相比之下，*P. canaliculata* 的肠道微生物群落组装在两种水体中均以随机过程为主，表明其微生物群落对环境变化的适应性更强。

这种差异可能与两种蜗牛的生态行为和生理特征有关。*B. aeruginosa* 主要通过滤食方式获取营养，这使其更容易受到蓝藻毒素的影响，而*P. canaliculata* 则通过刮食方式获取食物，这可能减少了其摄入蓝藻的机会。此外，*P. canaliculata* 具有更复杂的生理结构，如鳃、气管和肺囊，使其能够适应不同环境条件，从而保持肠道微生物群的稳定性。

#### 肠道微生物群的网络结构与稳定性

研究进一步探讨了两种蜗牛肠道微生物群的网络结构和稳定性。通过构建微生物共现网络（co-occurrence network），发现*P. canaliculata* 在蓝藻水体和无蓝藻水体中的网络复杂度和稳定性均较高，而*B. aeruginosa* 在蓝藻水体中的网络复杂度和稳定性较低。网络复杂度是衡量微生物群落稳定性的关键指标之一，较高的网络复杂度通常意味着更强的抗干扰能力。此外，研究还发现，*B. aeruginosa* 在蓝藻水体中的肠道微生物群中，关键物种（keystone taxa）的数量较少，而*P. canaliculata* 的肠道微生物群中，关键物种的数量较多，这表明*P. canaliculata* 能够通过更多的关键物种维持肠道微生物群的稳定性。

关键物种在维持微生物网络稳定性方面起着重要作用。研究发现，*B. aeruginosa* 在无蓝藻水体中的关键物种主要来自厚壁菌门，而其在蓝藻水体中的关键物种则主要来自变形菌门。这些关键物种可能在分解蓝藻毒素、维持肠道健康等方面发挥重要作用。然而，蓝藻毒素的积累可能削弱了这些关键物种的稳定性，导致其肠道微生物群更容易受到环境变化的影响。

#### 蓝藻毒素对肠道微生物群稳定性的影响

研究通过结构方程模型（SEM）进一步探讨了蓝藻毒素对肠道微生物群稳定性的影响。结果表明，蓝藻毒素对*P. canaliculata* 的肠道微生物群稳定性有显著的负向影响，而对*P. canaliculata* 的肠道微生物群多样性、连通性和关键物种的相对丰度也有显著的负向作用。这表明，蓝藻毒素可能通过破坏肠道微生物群的结构和功能，降低其稳定性。相比之下，*B. aeruginosa* 的肠道微生物群稳定性与蓝藻毒素的关联性较弱，这可能与其较低的蓝藻毒素耐受性有关。

此外，研究还发现，*P. canaliculata* 的肠道微生物群稳定性与其关键物种的相对丰度呈正相关。这表明，关键物种在维持肠道微生物群稳定性方面起着至关重要的作用。因此，维持关键物种的多样性可能是提高肠道微生物群稳定性的关键策略。

#### 研究的意义与未来方向

本研究揭示了蓝藻对不同宿主肠道微生物群稳定性的影响，为理解蜗牛对环境变化的适应机制提供了新的视角。*B. aeruginosa* 和*P. canaliculata* 在面对蓝藻毒素时表现出不同的响应模式，这可能与其生态适应性、生理特征和微生物组成有关。未来的研究可以进一步探讨不同宿主肠道微生物群对蓝藻毒素的响应机制，以及关键物种在维持微生物网络稳定性中的具体作用。此外，研究还可以关注蓝藻毒素对其他水生生物肠道微生物群的影响，以全面评估其对水生生态系统的影响。

综上所述，蓝藻的大量繁殖对水生生态系统的微生物群落结构和功能产生了深远影响，而不同宿主对蓝藻毒素的响应模式也存在显著差异。通过研究这些差异，可以更好地理解水生生物对环境变化的适应机制，并为生态保护和污染治理提供科学依据。