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研究人员为探究共生反刍动物肠道微生物组差异及适应意义，分析三种动物肠道微生物，发现其趋同且代谢有差异，为保护提供依据。
在青藏高原东部的山林中，生活着多种珍稀的有蹄类动物，它们在这片高海拔的天地里繁衍生息。然而，一个有趣又神秘的问题一直困扰着科学家们：这些共生的有蹄类动物，它们的肠道微生物组是否存在差异？这些差异又会对它们的生存和适应产生怎样的影响呢？
在动物的生命活动中，肠道微生物组（Gut microbiome）扮演着极为重要的角色，它参与了宿主的消化、代谢、免疫等众多生理过程。对于食草动物来说，肠道微生物组产生的各种代谢酶能帮助分解植物纤维素，这是它们获取能量的关键。反刍动物（Ruminants）作为食草动物中的重要类群，其独特的消化过程更是离不开肠道微生物的助力。
但目前，关于共生反刍动物肠道微生物组的研究还存在诸多空白。比如，对同域分布的反刍动物肠道微生物组的差异及其潜在的适应性意义，相关的比较研究十分匮乏。以往的研究在分析多个动物物种的肠道微生物组时，也存在不少局限，要么忽视了采样地点的距离和动物生活环境的差异，要么只是对物种间肠道微生物组的组成进行了表面比较，缺乏对微生物群落潜在功能的深入探究。
为了填补这些空白，北京林业大学的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在青藏高原东部的三种共生有蹄类动物 —— 高山麝（Moschus chrysogaster，AMD）、中华鬣羚（Capricornis sumatraensis，MS）和白唇鹿（Cervus albirostris，WLD）身上，利用 16S rRNA 基因测序和宏基因组学方法，深入分析了它们肠道微生物组的组成和功能属性。这项研究成果发表在了《BMC Microbiology》上，为我们打开了了解这些动物的新窗口。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先是样本采集，2023 年 9 月，他们在西藏东部班巴县尼姆乡海拔 3600 - 4200 米的混交林，采集了 28 份新鲜粪便样本（其中 AMD 12 份、MS 8 份、WLD 8 份） 。接着进行 DNA 提取和 16S rRNA 基因扩增子测序，使用特定试剂盒提取 DNA，对 16S rRNA 基因的 V3 - V4 区域进行扩增，再利用 Illumina NovaSeq 6000 平台测序。同时，选取 15 个样本（每种动物各 5 份）进行宏基因组测序，同样在 Illumina NovaSeq 6000 平台操作，之后进行质量控制、序列组装和基因注释等分析。最后，运用多种统计分析方法，像 Kruskal - Wallis 检验、主坐标分析（PCoA）等，来探究微生物组的差异和功能。
下面来看看具体的研究结果：
- 肠道微生物组的多样性：通过分析稀释曲线发现，所有样本测序深度充足，覆盖度超 99%。利用 ACE、Chao1、Shannon 和 Simpson 指数评估 α 多样性，发现 AMD 和 MS 的 α 多样性指数无显著差异，而 WLD 的 α 多样性指数显著高于 MS 和 AMD 。PCoA 和非度量多维尺度分析（NMDS）结果显示，MS 和 WLD 的肠道微生物组更为相似，AMD 则与它们差异较大。
- 肠道微生物组的组成和相似性：研究共鉴定出 27,154 个操作分类单元（OTU），涵盖 41 个门、95 个纲等多个分类层级。在门水平上，三个物种的优势菌门主要是厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria） ，这几类菌门相对丰度超 80%。在属水平上，三个物种都有未分类的毛螺菌科（unclassified Lachnospiraceae），但 AMD 还有其他特有的优势菌属，MS 和 WLD 也各有不同。
- 细菌分类群的差异：线性判别分析效应量（LEfSe）分析表明，AMD 中 Muribaculaceae、Clostridia_UCG_014 和 Monoglobales 相对丰度较高；MS 中与假单胞菌目（Pseudomonadales）、伯克霍尔德氏菌目（Burkholderiales）等相关的生物标志物相对 prevalence 较高；WLD 中拟杆菌门（Bacteroidetes）、α - 变形菌纲（Alphaproteobacteria）和普雷沃氏菌科（Prevotellaceae）更丰富。
- 肠道微生物组的代谢和功能：宏基因组分析发现，非冗余基因功能注释主要涉及代谢、遗传信息处理等类别。在 KEGG 通路二级水平上，WLD 肠道微生物组的碳水化合物代谢显著高于 MS 和 AMD；MS 的氨基酸和能量代谢水平显著高于 WLD 和 AMD 。根据 CAZy 数据库注释，三个物种肠道微生物组产生的主要碳水化合物降解酶为糖苷水解酶（GH，41.90%）、糖基转移酶（GT，36.90%）和非催化碳水化合物结合模块（CBM，14.60%），WLD 的 GH 酶水平显著高于 MS 和 AMD 。
综合研究结果和讨论，研究人员发现，这三种共生有蹄类动物的肠道微生物组在代谢和功能上总体相似，但功能基因的差异表达显示出它们在能量获取策略上有所不同。WLD 肠道微生物组多样性更高，可能意味着它具有更强的代谢和环境适应能力。饮食模式对肠道微生物组结构影响较大，WLD 和 MS 饮食中纤维含量较高，使得它们的肠道微生物组更为相似。此外，每个物种的肠道微生物组都赋予了它们独特的代谢优势，AMD 在合成不饱和脂肪酸上能力较强，MS 的氨基酸代谢水平较高，WLD 则在碳水化合物代谢方面表现突出。
这项研究意义重大，它揭示了青藏高原东部共生森林有蹄类食草动物的微生物组成和代谢功能，为理解这些物种对高原森林环境的适应以及它们的种间共存提供了关键线索，也为这些濒危物种的就地和迁地保护策略制定提供了理论支持。不过，目前的研究只是一个开端，未来还需要利用多组学联合分析等方法，更全面地探究肠道微生物组在这三种有蹄类动物共存中的作用。
