野生动物与家畜界面的微生物交换：草地生态系统中微生物组成、抗生素抗性及毒力因子基因动态的解析

本研究针对野生动物与家畜共栖环境中微生物组、抗生素抗性基因(ARGs)和毒力因子(VFs)的传播问题，通过宏基因组测序和16S rRNA分析，揭示了Bos taurus（牛）、Ovis aries（羊）与Microtus arvalis（田鼠）粪便微生物组的差异。研究发现ARGs和VFs的宿主特异性分布，表明环境暴露而非直接传播是主要驱动因素，为生态管理策略提供了科学依据。

　　

在抗生素滥用和生态变迁的背景下，野生动物与家畜间的微生物交换已成为威胁公共卫生的潜在风险。德国图宾根大学（Technical University of Munich）的研究团队在《Animal Microbiome》发表的最新研究，首次系统解析了共享草地生态系统中牛、羊与田鼠的微生物组互作机制。

为何关注微生物跨界传播？

随着农业集约化发展，家畜与野生动物栖息地重叠加剧，形成ARGs和VFs的"交换热点"。这些基因元件可能通过直接接触或环境介质（如水源、土壤）传播，但具体动态尚不明确。研究团队选择德国Hainich-Dun生物多样性探索区的草地为模型，聚焦三类关键生物：经济家畜（牛、羊）和生态指示物种（田鼠），以揭示微生物跨物种流动的规律。

技术方法精要

研究人员采集三块草地（含对照区）的粪便样本，通过16S rRNA扩增子测序和全基因组测序(WGS)分析微生物组成。利用MetaBAT2构建宏基因组组装基因组(MAGs)，通过AMRFinderPlus和VFdb数据库鉴定ARGs和VFs，结合MicrobeCensus标准化数据。

微生物组的宿主特异性

• α/β多样性差异：家畜样本的Shannon指数显著高于田鼠（p<0.05），PCoA分析显示田鼠样本独立聚类，而家畜样本间相似性更高。

• 关键菌群：田鼠肠道以Bacteroidota（39%）和Actinobacteriota（31%）为主，而家畜中Firmicutes_A（牛49%，羊37%）占优势。值得注意的是，田鼠样本检出致病性Mycobacterium vaccae（占比88%），提示环境暴露的特殊风险。

ARGs与VFs的传播模式

• 抗生素抗性图谱：田鼠携带tet(32)（四环素耐药）和vanR-Sc（万古霉素耐药）等基因，但与同区域家畜共享ARGs不足11%，暗示环境而非宿主间传播为主导途径。

• 毒力因子分化：家畜富集免疫调节相关VF（如LOS脂寡糖），而田鼠以运动相关基因（如Flp IV型菌毛）为主。共享VF仅占2.6%（牛-田鼠）和2%（羊-田鼠），且功能谱显著不同：牛-田鼠共享ESX-1（结核分枝杆菌分泌系统）等胞内生存相关基因，羊-田鼠则共有T6SS（VI型分泌系统）等毒素递送元件。

环境库的核心作用

研究通过对照区（无家畜）田鼠样本发现，其仍携带多种ARGs（如aadA6氨基糖苷耐药基因），证实环境蓄积的持续性影响。MAGs分析进一步显示，ARGs和VFs多存在于低丰度菌群，提示"微生物暗物质"可能成为耐药基因储备库。

生态管理启示

该研究首次证实：

1. 草地生态中微生物交换主要依赖环境介质，而非宿主直接接触；

2. 田鼠作为环境指示物种，其ARGs谱可反映区域抗生素选择压力；

3. 需建立基于生态系统的监测网络，重点管控粪肥处理和水源卫生。

这项由Lea Kauer领衔的研究，为理解耐药性传播的生态驱动因素提供了新视角，其方法论框架（如MAGs与环境参数关联分析）可扩展至其他野生动物-家畜界面研究。未来需结合长期观测，量化不同土地利用方式对微生物基因流的影响阈值。

（注：文中所有术语如Metagenome-assembled genomes/MAGs（宏基因组组装基因组）、Antimicrobial resistance genes/ARGs（抗生素抗性基因）均在首次出现时标注英文全称）