青藏高原三江源自然保护区喜马拉雅旱獭肠道菌群的宏基因组学研究揭示高原适应机制与疫病防控新视角

《Biosafety and Health》：Metagenomics research on the gut microbiota of the Marmota himalayana of the Sanjiangyuan National Nature Reserve in Qinghai Province

针对青藏高原人兽共患病风险增加和野生动物肠道菌群研究匮乏的现状，研究人员通过宏基因组测序分析了45份喜马拉雅旱獭粪便样本，发现其肠道菌群以Firmicutes、Bacteroidota为主，功能富集于代谢和KEGG通路，揭示了菌群在宿主高原适应和疫病传播中的关键作用，为生物安全提供新依据。

　　

在青藏高原这片世界屋脊上，喜马拉雅旱獭（Marmota himalayana）作为鼠疫耶尔森菌（Yersinia pestis）的主要贮存宿主，其生态地位与人类健康风险形成微妙平衡。随着青藏铁路开通和旅游业发展，人类活动范围不断扩张，与野生动物的接触机会激增，这既加剧了人兽共患病的爆发风险，也使得高原特有物种的生存面临挑战。然而，目前对野生动物尤其是鼠疫宿主肠道菌群的研究仍存在巨大空白——这些肉眼不可见的微生物究竟如何帮助宿主适应极端环境？它们与疫病传播是否存在潜在关联？这些问题成为悬在高原生态安全头上的"达摩克利斯之剑"。

来自青海省地方病预防控制研究所的Ying Ma、Ziyan Li等科研团队在《Biosafety and Health》发表的最新研究，首次采用宏基因组测序技术对三江源国家级自然保护区内45份喜马拉雅旱獭粪便样本进行深度解析。研究团队从四个行政区域（果洛、玉树、海南和黄南州）采集样本，通过DNA提取、MEGAHIT组装、MetaGeneMark基因预测等关键技术，结合KEGG、eggNOG和CAZy数据库进行功能注释，并利用CARD数据库分析抗生素耐药基因分布。

研究结果揭示：

1. 1.

   分析喜马拉雅旱獭肠道菌群组成

   在门水平上，厚壁菌门（Firmicutes，40.10%±6.15%）、拟杆菌门（Bacteroidota，31.73%±4.86%）和变形菌门（Proteobacteria，2.33%±0.46%）占主导地位。属水平中，Alistipes（11.86%±1.56%）、Bacteroides（6.68%±0.95%）和Clostridium（4.92%±1.04%）是最丰富的菌属。值得注意的是，22.47%的序列在门水平未能分类，暗示高原微生物存在大量未知物种。

2. 2.

   肠道菌群的Alpha和Beta多样性分析

   黄南组（HU）的ACE和Chao1指数最高，显示其菌群丰富度突出；而海南组（HA）的Shannon指数最高，表明菌群均匀度更佳。主坐标分析（PCoA）显示地理区域对菌群构成具有中度影响，各组间存在部分重叠但未完全分离。

3. 3.

   肠道菌群功能基因注释结果

   KEGG注释显示代谢通路（>12.0%）最活跃，其次是遗传信息处理（GIP）和环境信息处理（EIP）。果洛组（GL）在病毒感染和免疫通路中显著富集，而黄南组在糖代谢相关GH43和GT2酶含量突出，这种差异反映了不同种群对地域性饮食的适应性进化。

4. 4.

   耐药基因注释

   发现多粘菌素耐药基因MCR-1.2（9.914 ppm）丰度最高，β-内酰胺酶基因SHV-100（9.016 ppm）和多重耐药外排泵基因MexH（9.537 ppm）紧随其后。果洛组的vanC基因丰度达24.454 ppm，显著高于其他地区，这种耐药基因的地理异质性可能与当地畜牧业抗生素使用有关。

5. 5.

   三江源自然保护区自然疫源地人类鼠疫、动物疫情和鼠疫耶尔森菌基因分型相关性分析

   1954-2022年间该地区共发生90起人间鼠疫，病死率高达60.47%。玉树组（YS）不仅疫情最严重，还集中了10、14、30和36型等独特DFR基因型，而其他区域以5型和8型为主。值得注意的是，从未发生动物鼠疫的果洛地区旱獭肠道菌群显示出特殊的免疫相关功能富集，暗示菌群构成可能与疫病易感性存在潜在关联。

这项研究首次绘制了喜马拉雅旱獭肠道微生物的"基因地图"，其重要意义体现在三方面：首先，揭示了高原动物通过菌群调节实现能量代谢和病原防御的分子机制，为极端环境适应理论提供新证据；其次，发现MCR-1.2等"超级耐药基因"在野生动物群体的流行，敲响了抗生素滥用威胁生态安全的警钟；更重要的是，通过关联菌群功能与鼠疫流行病学数据，为预测疫病风险提供了创新性的生物标志物体系。未来研究可进一步探索特定菌株（如Alistipes）与Y. pestis的互作机制，以及如何通过调控肠道微生态降低疫病传播风险，这或将成为高原疾病防控的新突破口。