《Frontiers in Microbiology》：Differential gut microbiome composition in three-spined stickleback populations with contrasting levels of mercury accumulation
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本研究通过16S rRNA扩增子测序技术，对比分析了比利时法兰德斯地区高/低肌肉汞积累水平的三刺棘鱼（Gasterosteus aculeatus）种群肠道菌群差异。结果表明：汞积累水平与宿主性别共同驱动肠道微生物群落结构改变（β多样性解释度达2.4%），22个扩增子序列变异（ASV）丰度与汞含量显著相关，但未发现高汞特异性指示菌种。研究揭示了汞污染通过调控特定菌群（如Clostridium sensu stricto 1、C39等）影响水生生物微生态的潜在机制。
引言
水生生态系统中的汞污染作为全球性环境问题，通过生物积累与放大效应威胁水生生物及人类健康。三刺棘鱼因其分布广泛且对污染物敏感，已成为生态毒理学研究的重要模式生物。本研究聚焦汞积累对肠道微生物组的影响，假设高汞环境会筛选出耐受菌群，导致微生物群落结构重塑。
方法
研究选取法兰德斯地区8个自然种群（高/低汞组各4个）的128尾三刺棘鱼，通过16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序分析肠道菌群。采用QIIME2和DADA2流程进行ASV聚类，利用线性混合模型评估α多样性（Chao1/Shannon/Simpson指数），通过PERMANOVA和NMDS排序分析β多样性（Bray-Curtis/Jaccard/UniFrac距离），并运用DESeq2进行差异丰度分析。
结果
- 1.
物种组成：高汞组与低汞组分别特有2,834和4,421个ASV，共享比例仅14.2%。优势菌门为变形菌门（Proteobacteria，53.5%）和厚壁菌门（Firmicutes，24.2%）。22个ASV丰度与汞积累显著相关，其中4个ASV（如Acidisphaera属）在高汞组富集，18个ASV（如Candidatus Megaira、Aurantimicrobium属）被抑制。
- 2.
α多样性：汞积累水平与性别对菌群丰富度（Chao1）和均匀度（Shannon/Simpson）无显著影响，但种群间Chao1多样性存在差异（p<0.001）。
- 3.
β多样性：宿主种群因素解释15%以上群落变异（PERMANOVA，p<0.0001），汞积累单独解释1.1%-2.4%变异（p<0.0001）。NMDS显示菌群按种群聚类，高/低汞组呈部分分离。
讨论
- 1.
分类单元功能：Clostridium sensu stricto 1菌株丰度的双向变化提示其可能参与汞应激响应；C39属（Rhodocyclaceae科）作为低汞指示菌，其减少可能反映水体质量恶化；Acidisphaera属的富集或与甲基汞生成环境相关。
- 2.
多样性稳定性：α多样性对汞暴露不敏感，而β多样性变化凸显群落结构重组的重要性。
- 3.
多因素互作：种群特异性因素（如地理隔离、食性差异）与汞暴露产生协同效应，性别与种群的交互作用进一步调节菌群结构。
结论
汞积累与三刺棘鱼肠道菌群组成变化显著相关，但未形成特异性生物标志物谱。结合前期该种群基因组适应性研究，提示汞污染可能通过宿主-微生物共进化机制驱动生态响应。后续需通过控制实验验证汞暴露与菌群功能改变的因果关系。
