全球野生哺乳动物肠道微生物组多样性的生态与环境驱动因素元分析

《Microbial Ecology》：Ecological and Environmental Factors Influence the Gut Microbiome Structure in Wild Mammals

　　

摘要

哺乳动物肠道微生物组代表了一个关键的共生生态系统，影响着宿主的代谢、免疫和生态适应，然而，关于生态和环境因素如何塑造不同哺乳动物物种微生物多样性的全面理解仍然有限，这制约了我们对微生物组响应全球环境变化的预测能力以及为保护策略提供依据的能力。本研究通过整合元分析弥补了这一知识空白，分析了来自横跨全球多样栖息地的 173 种野生哺乳动物物种的 1,443 个高质量肠道微生物组样本，结合了高分辨率气候数据（温度和降水）、生态变量（饮食类型、栖息地范围和体重）、IUCN 保护状态，以及使用 QIIME 2 进行的高级宏基因组分析，包括系统发育多样性指标和多变量统计模型。饮食类型成为主导的生态决定因素，食草动物携带的微生物多样性显著高于食肉动物（Faith PD 约为 2.1 倍；95% CI：1.86–2.31），反映了饮食特异性选择。栖息地面积和宿主分类目也是微生物多样性的稳健预测因子，分布范围较小的物种和某些哺乳动物目支持了明显更高的多样性，而体重与系统发育多样性显著相关，但与均匀度无关，表明其与宿主体重的关系是指标依赖的而非统一的。降水与微生物均匀度呈现非单调关系，极低和极高降水区域的均匀度均高于中等降水区域，而温度和 IUCN 保护状态并非微生物多样性的显著预测因子。这些发现确立了生态和环境因素通过复杂的多维相互作用共同主导哺乳动物肠道微生物组的组装，对于理解宿主 - 微生物共进化、预测微生物组对气候变化和人为压力的脆弱性，以及设计基于微生物组的保护策略以保护哺乳动物和微生物生物多样性，具有深远的意义。