墨西哥洞栖与地表栖居蝾螈皮肤微生物组差异及其潜在抗真菌功能研究

本研究针对洞穴特殊环境下两栖动物皮肤微生物组的生态适应机制，通过高通量16S扩增子测序技术比较了墨西哥11种洞栖与地表栖居蝾螈的皮肤菌群特征。研究发现洞穴蝾螈菌群具有更多正向互作关系和潜在微生物通讯代谢通路，虽未显示更高多样性，但揭示了环境对菌群结构的显著影响，为理解洞穴生物抗病原体（如Batrachochytrium dendrobatidis, Bd）的共生防御机制提供了新视角，对两栖动物保护具有重要意义。

　　

洞穴作为永恒黑暗、高湿且寡营养的极端环境，孕育了独特的生物群落，但洞穴生物如何通过皮肤微生物组适应这种特殊生态位仍知之甚少。墨西哥作为全球蝾螈多样性热点，其洞栖物种如Chiropterotriton magnipes因壶菌病（Batrachochytrium dendrobatidis, Bd）感染而种群衰退，凸显了探究其皮肤共生菌抗病机制的紧迫性。传统观点认为洞穴微生物可能因资源竞争而具备更高抗菌活性，但这一假说在洞穴两栖动物中缺乏实证支持。

针对这一科学问题，墨西哥国家理工学院（Cinvestav）的Julio César García-Sánchez和Sean M. Rovito团队在《Animal Microbiome》发表研究，首次系统比较了墨西哥洞栖与地表栖居蝾螈的皮肤微生物组差异。研究人员采集5个州16个地点的11种蝾螈（包括9种洞栖、5种森林栖和1种岩栖物种）皮肤样本，通过高通量16S V4区扩增子测序分析菌群组成，结合共现网络和PICRUSt2功能预测，评估了环境对微生物互作及潜在抗Bd功能的影响。

关键技术方法包括：（1）无菌采样技术采集蝾螈皮肤及洞穴环境样本；（2）SPRI法提取微生物DNA和Illumina MiSeq测序；（3）QIIME2和DADA2处理16S数据；（4）LEfSe分析差异菌群；（5）CoNet构建微生物互作网络；（6）PICRUSt2预测MetaCyc代谢通路；（7）qPCR检测Bd感染负荷。

研究结果揭示：
微生物组多样性差异：岩栖蝾螈（Ixalotriton niger）皮肤菌群α多样性最高，而洞栖与森林栖蝾螈无显著差异。但β多样性分析（NMDS）显示菌群组成显著分离，洞穴样本富含放线菌门（Actinobacteria）（15.8% vs 森林11.2%），且含14个差异菌属如Nocardioides和Streptomyces。

共现网络特征：洞穴菌群网络含95.7%正向互作（森林81.8%），节点平均关联度更高（14.3 vs 13.6），Janthinobacterium（产抗Bd代谢物violacein的菌属）在洞穴中呈现17项负相关，提示其生态位竞争模式转变。

功能通路预测：洞穴菌群富集6条差异代谢通路，包括铁载体enterobactin合成（与抗菌相关）和4条解毒通路，而森林菌群特异性激活青霉素等抗生素合成通路。

Bd感染影响：35%个体检出Bd但感染强度普遍较低（平均637 ITS拷贝），仅3例Chiropterotriton infernalis呈现致死量感染（18,388 ITS拷贝）。Bd阳性样本中黄杆菌科（Flavobacteriaceae）等显著增多，但整体菌群结构未受显著扰动。

这项研究首次揭示了洞穴环境通过塑造微生物互作网络和代谢功能（而非单纯增加多样性）来影响蝾螈皮肤菌群。放线菌门的富集和铁载体通路的激活可能为洞穴蝾螈提供了抗Bd的生态位优势，但部分物种（如C. magnipes）仍面临Bd威胁，说明菌群功能复杂性。研究为两栖动物保护提供了微生物组层面的新见解：洞穴菌群的协同共生模式或可指导抗真菌益生菌开发，而岩栖蝾螈的高菌群多样性则提示混合生境对维持微生物库的重要性。未来需结合宏基因组学验证预测通路，并探究放线菌次级代谢产物的实际抗病原体效能。