艰苦的生活：水牛半野性生活与其宿主微生物组适应机制

《npj Biofilms and Microbiomes》：A rugged life: how host-microbiome adaptations associated with the semi-feral lifestyle of gayal (Bos frontalis)

　　

摘要

半驯化的水牛（Bos frontalis）是一种濒危的食草反刍动物，栖息在喜马拉雅山脉东部的崎岖地带。它们以营养贫乏但纤维丰富的饲料为食，生活所需能量很大。然而，支撑这种适应能力的饮食、微生物以及宿主生理特征至今仍不甚明了。在此，我们分析了10个牛类种群（n?=?334）的粪便宏基因组，以了解其饮食结构。接着，我们研究了成年水牛（Bos frontalis）、牦牛（Bos grunniens）和普通牛（Bos taurus）四室胃中的微生物群落。同时，我们也分析了这些动物四室胃中的宿主转录组。饮食分析显示，水牛的饮食以木本植物为主，且竹子占比很高。水牛的胃宏基因组显示出较高的微生物多样性，个体间的菌群结构差异明显，同时还具备与芳香化合物转化、氮代谢以及代谢灵活性相关的功能潜力。转录组分析则揭示了水牛胃部各区域的特化现象，包括瘤胃的免疫特征以及网胃的收缩/电生理特性。进一步的分析表明，宿主转录组特征与微生物的功能潜力可能存在一致性。综上，这些多组学研究结果表明，宿主-微生物群系统可能与利用化学成分复杂、质量较低的饲料有关，这为理解食草反刍动物的消化机制以及保护与其相关的胃肠道微生物群提供了理论依据。