肠道菌群动态响应介导中华圆田螺对福寿螺入侵的适应性进化

本研究针对福寿螺(Pomacea canaliculata)入侵导致本土中华圆田螺(Cipangopaludina chinensis)种群衰退的生态问题，通过比较抗性(RE)与敏感(SE)群体的肠道菌群组成和代谢特征，揭示了Psychrobacter、Comamonas和Pseudomonas等核心菌群通过合成抗生素和免疫增强剂帮助宿主抵抗病原体感染的分子机制。研究人员创新性地结合菌群移植、水平和垂直传播实验及野外验证，证实这些有益菌群可通过跨代传递增强宿主适应性，为生物入侵防控提供了新思路。

　　

在全球生物入侵愈演愈烈的背景下，被称为"生态杀手"的福寿螺(Pomacea canaliculata)正对水生生态系统造成严重破坏。这种入侵螺类不仅通过资源竞争排挤本土物种，更令人震惊的是其肠道内携带的大量病原微生物会随排泄物释放到环境中，导致本土螺类如中华圆田螺(Cipangopaludina chinensis)出现大规模感染死亡。面对这种"生物武器"式的入侵策略，约15%的中华圆田螺却能奇迹般存活，这背后隐藏着怎样的生存密码？

大连海洋大学教育部环境水产养殖重点实验室的研究团队在《Microbiome》发表的研究给出了答案。通过比较抗性(RE)和敏感(SE)群体的肠道菌群特征，发现存活个体肠道内Psychrobacter、Comamonas和Pseudomonas等有益菌丰度显著升高，这些"微生物卫士"能合成莫西沙星、卡那霉素等抗生素以及维生素B₂代谢物，有效中和福寿螺释放的Mycoplasma等病原体。更巧妙的是，这些保护性菌群既可通过水体在个体间水平传播，又能通过亲代垂直传递给后代，形成跨代防御机制。

研究采用多组学联用技术，包括全长16S rRNA测序(PacBio Sequel II平台)和LC/MS代谢组学分析抗性菌群特征；通过菌群移植实验验证功能；设计特殊共培养装置研究水平传播；建立两代繁殖体系追踪垂直传播；并在杭州西湖等自然生境进行野外验证。样本涉及3986只实验螺和688只野生螺，确保结论可靠性。

【Dynamic response of gut microbiota mediates the adaptation of C.chinensis to P.canaliculata invasion】部分揭示：抗性个体肠道菌群α多样性(Shannon指数)显著高于敏感个体，PCoA分析显示菌群结构存在明显分化。LEfSe分析鉴定出Mycoplasma、Comamonas、Pseudomonas和Psychrobacter为关键差异菌属，其中Mycoplasma在敏感群体中富集，后三者则在抗性群体占优。

【The transplantation of gut microbiota from RE individuals】部分证实：将抗性菌群移植至敏感个体(SRE组)后，其存活率显著提升，且受体肠道内保护性菌群丰度增加而病原菌减少，直接证明菌群的功能作用。

【The gut microbiota of RE individuals can provide resistance】和【RE individuals enable their offspring to acquire the ability】两部分阐明：保护性菌群可通过水体交换实现水平传播，使共培养的敏感个体(RS组)存活率提高；且能通过卵子垂直传递至少两代，F₂代幼虫肠道内Pseudomonas和Psychrobacter丰度显著高于F₁代。

【Comamonas, Pseudomonas, and Psychrobacter participated in the resistance】部分通过野外样本验证：在福寿螺入侵区(WP组)和菌群移植组(WT组)中，上述保护菌丰度均显著高于非入侵区(WN组)，且与存活率正相关。

这项研究开创性地揭示了肠道菌群在宿主抵御生物入侵中的动态响应机制：面对福寿螺的"微生物武器"，中华圆田螺通过富集特定保护菌群形成"生物盾牌"，这些菌群能合成抗生素直接杀灭病原，同时产生免疫调节物质增强宿主抵抗力。更关键的是，这种保护机制可通过水平和垂直传播在种群中扩散，实现"群体免疫"效应。研究不仅为理解宿主-微生物共进化提供了新范式，更为生物入侵防控提供了创新思路——通过调控关键菌群增强本土物种适应性，这种"以菌治螺"的策略或将成为生态保护的新武器。正如作者Mingyuan Liu和Ying Liu在讨论部分强调的，这项发现对理解物种环境适应性具有普适意义，为应对全球气候变化下的生物入侵挑战提供了微生物组层面的解决方案。