野生狒狒肠道微生物组中真核生物组成的季节性与社会群体差异研究

【字体: 时间:2025年06月23日 来源:Animal Microbiome 4.9

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  本研究通过宏基因组测序技术揭示了野生狒狒肠道真核微生物(包括Protista、Chromista和Fungi)的组成特征,首次发现社会群体归属可解释11.2%的群落差异,而季节、年龄和性别无显著影响。研究为灵长类健康监测提供了新视角,填补了野生哺乳动物肠道真核微生物研究的空白。

  

在复杂多样的肠道微生态系统中,真核微生物(如原生生物、真菌和色藻界生物)长期被忽视。尽管它们在碳水化合物降解、免疫调节和疾病传播中发挥关键作用,但现有研究多集中于人类和家养动物,对野生灵长类的认知仍停留在显微镜观察阶段。传统方法的局限性(如低通量、高漏检率)与数据库的匮乏,使得野生灵长类肠道真核微生物的多样性和驱动因素成为未解之谜。

肯尼亚安博塞利生态系统中的野生狒狒(Papio sp.)为破解这一难题提供了理想模型。该种群具有40余年连续行为生态学研究基础,其明确的社会结构、季节性环境变化和已知的寄生虫感染史,为探索宿主社会行为与环境对真核微生物的影响创造了条件。由美国圣母大学、杜克大学等机构组成的团队在《Animal Microbiome》发表的研究,首次采用shotgun宏基因组测序(非靶向全基因组测序)结合EukDetect和gutprotist-search生物信息学流程,分析了75份粪便样本(来自73只狒狒),系统揭示了肠道真核生物的组成规律。

关键技术方法包括:1)从2012年和2014年干湿季样本中提取DNA并进行Illumina双端测序;2)使用Bowtie2比对剔除宿主(狒狒)序列;3)通过EukDetect(基于保守标记基因)和gutprotist-search(基于NCBI序列)双流程鉴定真核生物;4)采用PERMANOVA和线性模型分析社会群体、季节等因素的影响。

研究结果

真核生物多样性特征

样本中检出21种真核生物,覆盖Protista(90.7%样本)、Chromista(46.7%)和Fungi(20.3%)三大类群。优势物种为Entamoeba coli(74.7%)、Enteromonas hominis(53.3%)和Blastocystis subtype 3(38.7%)。值得注意的是,传统显微镜检出的蠕虫(如Trichuris trichiura)未在宏基因组中检出,而昆虫Callosobruchus maculatus(可能来自食物污染)仅在1例样本中出现。

社会群体效应显著

社会群体归属解释11.2%的群落差异(PERMANOVA,p=0.001)。Viola群落的狒狒真核生物丰富度显著高于Mica群落(p=5.83×10-4),如Blastocystis subtype 3(p=0.01)和Enteromonas hominis(p=0.01)在Viola群体中更常见。但梳理行为网络与微生物相似性无显著关联(Mantel检验p>0.7),暗示间接传播(如共享环境)可能起主要作用。

季节影响不显著

干湿季样本在α多样性(p=0.856)和β多样性(PERMANOVA,p=0.48)上均无统计学差异,与肠道细菌的季节性波动模式形成对比。宿主年龄和性别对真核群落的影响同样不显著(p>0.2)。

结论与意义

该研究首次系统描绘了野生狒狒肠道真核微生物的生态图谱,突破性地揭示社会群体结构(而非季节)是驱动群落分化的关键因素。这一发现为理解灵长类社会行为-微生物共进化提供了新视角:狒狒通过群体特定的活动范围(如Viola群体更大的家域)和共享环境接触差异化的真核生物。方法学上,研究证实宏基因组技术可有效检测非寄生性真核生物(如共生性Protista),但对低生物量寄生虫(如蠕虫)的敏感性仍需改进。

从应用角度看,研究为野生动物健康管理提供了重要基线数据。例如,高流行的Blastocystis subtype 3可能通过人畜共患传播(因狒狒与家畜共享水源),而Entamoeba coli的群体差异提示社会隔离可能影响病原体传播动态。未来需结合功能基因组学和纵向监测,进一步解析这些真核生物对宿主健康的实际影响。

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