科研進(jìn)展
腸道微生物“神助攻”：揭秘青藏高原巖羊跨區(qū)域食性適應(yīng)奧秘
在全球生物多樣性不斷減少的大背景下，了解野生動(dòng)物如何適應(yīng)不同的生態(tài)環(huán)境，成了保護(hù)生物學(xué)和進(jìn)化生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵課題。這其中，動(dòng)物的食性適應(yīng)以及和體內(nèi)共生微生物的協(xié)同進(jìn)化，更是當(dāng)下研究的熱門方向。近日，中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所一項(xiàng)關(guān)于青藏高原巖羊食性適應(yīng)的研究成果發(fā)表于mSystems，為理解極端環(huán)境下野生動(dòng)物的生存策略提供了全新視角。
青藏高原，作為世界上海拔最高的生態(tài)系統(tǒng)，有著豐富的野生動(dòng)物資源和多樣的生態(tài)環(huán)境。巖羊，就是這里分布最廣、數(shù)量最多的有蹄類動(dòng)物之一。它們?cè)诠鄥?、草地、荒漠等各種環(huán)境里都能生活，還形成了復(fù)雜的區(qū)域食性差異，簡(jiǎn)直是研究極端環(huán)境下動(dòng)物和微生物協(xié)同適應(yīng)的絕佳對(duì)象。
之前的研究發(fā)現(xiàn)，巖羊的食性會(huì)隨著季節(jié)和環(huán)境變化，腸道微生物群落結(jié)構(gòu)也跟著變，但在跨區(qū)域尺度下，巖羊的食性、腸道微生物功能和代謝物是怎么協(xié)同變化的，還一直是個(gè)謎，特別是微生物功能的可塑性怎么影響巖羊在不同區(qū)域適應(yīng)食物，也不清楚。
不過(guò)，西北高原生物研究所動(dòng)物生態(tài)與資源保護(hù)研究團(tuán)隊(duì)解決了這一難題。他們?cè)谇嗖馗咴那嗪：饔?、昆侖山及三江源這三大典型區(qū)域，采集了巖羊的新鮮糞便樣本。借助trnL植物DNA條形碼技術(shù)、宏基因組測(cè)序技術(shù)和非靶向代謝組學(xué)技術(shù)，構(gòu)建了巖羊食性-微生物-代謝物多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析框架。
通過(guò)這個(gè)框架，團(tuán)隊(duì)深入研究了巖羊在不同區(qū)域的食性差異、腸道微生物組成與功能特點(diǎn)，還有代謝產(chǎn)物的不同，探索了食性結(jié)構(gòu)和微生物共生系統(tǒng)是怎么一起變化的，也揭示了動(dòng)物和微生物共生系統(tǒng)在不同區(qū)域適應(yīng)中的協(xié)同進(jìn)化模式。
研究發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的巖羊主要吃的食物差別很大，這可能和它們自己的取食偏好以及當(dāng)?shù)啬塬@取的植物資源有關(guān)。和昆侖山、三江源地區(qū)比起來(lái)，青海湖流域的巖羊更愛吃蓼科植物，不太吃薔薇科和禾本科植物，形成了獨(dú)特的食性生態(tài)位。進(jìn)一步分析宏基因組功能發(fā)現(xiàn)，巖羊?qū)Σ煌参镱惾旱娜∈沉亢退鼈兡c道里關(guān)鍵微生物的數(shù)量關(guān)系密切，而這些微生物又和巖羊腸道分解多糖的能力緊密相連。特別是在青海湖流域，巖羊的腸道微生物分解多糖的能力更強(qiáng)，能更高效地把蓼科植物里宿主難以直接吸收的復(fù)雜多糖，轉(zhuǎn)化成容易吸收的寡糖和單糖，大大提高了能量轉(zhuǎn)化效率。
這項(xiàng)研究首次發(fā)現(xiàn)，巖羊在吃低粗纖維食物時(shí)，能通過(guò)腸道微生物功能的可塑性，高效獲取能量。研究不僅明確了腸道微生物在巖羊跨區(qū)域食性適應(yīng)中的關(guān)鍵調(diào)控作用，還為高原有蹄類動(dòng)物的適應(yīng)性進(jìn)化研究，從微生物功能層面提供了實(shí)證支持。它揭示的動(dòng)物和微生物協(xié)同適應(yīng)機(jī)制，對(duì)預(yù)測(cè)氣候變化下物種的分布變化，以及制定有針對(duì)性的保護(hù)策略，都有著重要的科學(xué)價(jià)值。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1128/msystems.00422-25
青藏高原巖羊。西北高原生物研究所供圖。
來(lái)源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》
