探秘婆罗洲蝙蝠肠道微生物组:饮食与菌群的奇妙关联

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Animal Microbiome 4.9

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  研究人员对婆罗洲不同食性蝙蝠肠道微生物组研究,发现菌群与饮食相关,为该领域提供新数据。

  在神秘的大自然中,蝙蝠是一群独特而迷人的哺乳动物。它们有着令人惊叹的饮食多样性,从昆虫到水果,从花蜜到血液,几乎涵盖了各种食物类型。这种多样的饮食选择,让蝙蝠成为研究饮食与肠道微生物组关系的理想对象。肠道微生物组(gut microbiome)就像是哺乳动物体内的一个神秘小世界,由数十亿的微生物组成,是极为复杂的微生物生态系统。它对哺乳动物的健康起着至关重要的作用,不仅能帮助宿主储存能量、维持胃肠道功能稳定,还能促进代谢平衡。
过往研究已发现,不同食性的蝙蝠,其肠道微生物组存在差异。然而,在东南亚地区,尤其是马来西亚的婆罗洲,关于这方面的研究却十分匮乏。为了填补这一空白,来自马来西亚砂拉越大学(Universiti Malaysia Sarawak)、美国明尼苏达大学(University of Minnesota)等机构的研究人员 Muhd Amsyari Morni、Julius William - Dee 等人开展了一项极具意义的研究,相关成果发表在《Animal Microbiome》上。

研究人员为了深入探究蝙蝠肠道微生物组的奥秘,采用了多种先进的技术方法。首先是样本采集,他们在 2022 - 2023 年的干燥季节,使用竖琴陷阱和雾网,从马来西亚婆罗洲的八个地点,随机收集了 30 只健康成年蝙蝠的粪便样本。这些蝙蝠根据食性被分为植食性(phytophagous)和肉食性(insectivorous)两组,其中植食性蝙蝠 17 只,肉食性蝙蝠 13 只 。接着进行 DNA 提取、PCR 扩增和测序,利用 QIAmp PowerFecal Pro DNA 试剂盒提取总基因组 DNA,通过 MinION Mk1C 测序平台(Oxford Nanopore Technology)对 16S rRNA 基因进行测序。之后对测序得到的 FASTQ 数据进行生物信息学处理,并利用多种统计分析方法进行深入分析。

在研究结果方面,首先是 16S rRNA 基因测序分析。研究人员从 17 只肉食性蝙蝠和 13 只植食性蝙蝠中,共获得了 4,201,593 条高质量的 16S rRNA 序列。OTU 稀疏曲线表明,随着测序深度增加,观察到的物种数量增多,且 Good’s Coverage 达到 99.6%,意味着样本中的大多数细菌物种已被识别。细菌微生物组被分类为 18 个门、43 个纲、100 个目、210 个科和 1189 个属。

其次是微生物群多样性差异分析。通过计算优势度(D)、辛普森指数(1 - D)、香农 - 维纳指数(H’)和均匀度(eH’/S)等 α - 多样性指数,发现两组蝙蝠的细菌群落均无优势分类群和分类群均匀度。辛普森指数和香农指数显示,植食性和肉食性蝙蝠都具有较高的微生物物种多样性,且植食性蝙蝠的多样性略高。β - 多样性分析的 ANOSIM 和 NMDS 结果表明,饮食是影响细菌组成变化的主要因素,而非物种组成。

再者是肠道微生物组相对丰度和功能组分布。研究共鉴定出 27 个细菌门,其中 Bacillota、Pseudomonadota 和 Campylobacterota 是两种食性蝙蝠中最常见的三个门。植食性蝙蝠体内 Bacillota 和 Campylobacterota 的比例较高,而肉食性蝙蝠中 Pseudomonadota 的比例更高。在家族水平上,植食性蝙蝠中 Streptococcaceae 的比例较大,肉食性蝙蝠中 Enterobacteriaceae 和 Clostridiaceae 的比例较高。功能组分析发现,发酵是两种食性蝙蝠中最主要的功能组,且肉食性蝙蝠的发酵功能更强。此外,肉食性蝙蝠在硝酸盐呼吸、硝酸盐还原、需氧化学异养、亚硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸和几丁质分解等功能方面均高于植食性蝙蝠。

最后是细菌相关性网络分析。通过 SparCC 相关系数分析,构建了细菌相关性网络,成功识别出 117 个细菌属节点。其中,Lactococcus 与 Clostridium、Helicobacter 和 Paeniclostridium 呈正相关,而大多数 Lactobacillus 与 13 种其他细菌属呈负相关,包括一些已知的病原菌,如 Salmonella 和 Yersinia。

在研究结论和讨论部分,此次研究成功确定了婆罗洲肉食性和植食性蝙蝠的肠道微生物组群落特征。研究发现,细菌组成与蝙蝠的饮食偏好密切相关,虽然细菌门和家族水平的丰度可以提供微生物组成的大致信息,但并不能可靠地指示功能活性。通过相关性网络分析可知,益生菌(如 Lactobacillus)在蝙蝠体内起着重要作用,它们与多种病原菌竞争资源。尽管样本量较小,但该研究为婆罗洲蝙蝠肠道微生物组的功能多样性提供了宝贵的见解,填补了该地区的重要数据空白,为未来研究蝙蝠肠道微生物组在生态系统中的作用奠定了基础。未来研究可进一步扩大样本量,深入探讨肠道微生物组在人畜共患病传播、生物多样性保护等方面的潜在影响。
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