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为探究厚壁菌在宿主肠道的代谢机制，研究人员分析多宿主样本，发现相关代谢通路，助力理解微生物与宿主关系。
在奇妙的微观世界里，肠道微生物与脊椎动物之间存在着一种微妙而关键的关系。肠道微生物如同一个神秘的 “小宇宙”，不仅帮助宿主吸收食物营养、参与能量代谢，还能增强免疫系统，抵御有害病原体的入侵。然而，这个 “小宇宙” 的生态平衡受到多种因素的影响，其中厚壁菌（Firmicutes）作为肠道微生物群中的优势菌门，在维持肠道稳态方面起着至关重要的作用，但目前其在多种宿主中持续存在的具体机制却并不明确。
为了揭开这个神秘的面纱，来自巴西的研究人员展开了深入的研究。他们的研究成果发表在《Animal Microbiome》杂志上，为我们理解肠道微生物与宿主之间的相互作用提供了新的视角。
研究人员运用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，他们收集了来自巴西 One - Health metagenomics 研究中的 2915 个元基因组组装基因组（MAGs），这些样本涵盖了人类、牛、猪和家禽等多个物种。同时，他们还从公共数据库中选取了 28 个脊椎动物肠道宏基因组数据集，以扩大研究范围。在分析过程中，通过构建宿主进化树、进行微生物群落分析以及探索厚壁菌物种与代谢谱之间的关系等一系列操作，深入探究了厚壁菌在宿主肠道中的奥秘。
下面来看看具体的研究结果：
- 多样性和宿主微生物特征：研究人员从大量样本中组装出众多 MAGs 并进行分析，发现人类、牛、猪和家禽的肠道微生物主要由厚壁菌、拟杆菌（Bacteroidetes）、变形菌（Proteobacteria）和放线菌（Actinobacteria）组成。其中，厚壁菌在多个宿主中最为普遍。并且，宿主的系统发育对肠道微生物群落结构有显著影响，亲缘关系较近的宿主，其肠道微生物组成更为相似，这表明宿主的遗传背景在微生物定植中起着重要作用。
- 肠道厚壁菌的保守进化枝：通过识别微生物单系进化枝，研究人员发现不同宿主群体之间共享一些进化枝，其中 70 个属于厚壁菌门。这些共享进化枝中的微生物可能具有共同的祖先，并且在宿主间普遍存在，暗示它们可能拥有有助于在不同宿主中传播和定植的关键特征。
- 厚壁菌在宿主谱系中的传播机制：对 KEGG 代谢谱的分析显示，宿主对厚壁菌代谢谱的影响比细菌家族更大。研究还观察到不同细菌家族在代谢功能上存在冗余，同时发现了一些与厚壁菌传播和定植相关的关键代谢通路，如细胞群落、聚糖生物合成与代谢等。这些代谢通路涉及到宿主 - 微生物相互作用的多个方面，包括抵抗酸性环境、黏附宿主细胞表面等。
在研究结论和讨论部分，该研究有着诸多重要意义。一方面，它揭示了厚壁菌在脊椎动物肠道中的代谢机制，发现其通过多种代谢通路实现跨宿主传播、定植和生存，这些通路不仅有助于厚壁菌适应不同的肠道环境，还能促进宿主 - 微生物之间的相互作用，维持肠道生态稳定。另一方面，研究表明宿主系统发育在塑造肠道微生物群落结构中起主导作用，这为进一步理解宿主与微生物之间的共生关系提供了理论依据。此外，研究还发现一些细菌具有降解宿主衍生聚糖、参与胆汁酸代谢等功能，这些功能对宿主健康有着积极影响，例如促进营养吸收、增强免疫力等。
总的来说，这项研究为我们深入了解肠道微生物与宿主之间的关系提供了丰富的信息，有助于我们更好地理解肠道微生物群落的生态和进化，为未来开发基于微生物的治疗方法和改善宿主健康提供了重要的理论基础。
