Woodrat 微生物组最重要的是你是谁

每个哺乳动物都有一个隐藏的其他生物群落——微生物群。他们的肠道充满了复杂的微生物群，这些微生物群对于营养、抗击疾病和降解有害毒素至关重要。在它们的一生中，哺乳动物通过它们的食物和环境接触到无数微生物，但只有一小部分在宿主中永久居住。尽管科学家们同意饮食、地理和进化史构成了微生物组，但每个因素的相对影响是一个谜。没有严格的研究在野生哺乳动物种群中同时调查过这三种情况。到目前为止。

犹他大学的一个生物学家小组分析了木鼠(Neotoma种)肠道微生物组中的细菌，这是西南部丰富的一组密切相关的食草啮齿动物。这些动物提供了一个独特的机会来测试饮食、地理和进化历史如何影响微生物组结构。许多woodrat物种在形态上相似，但种群生活在各种栖息地并具有不同的饮食。Woodrats 以食用剧毒植物而闻名，并且在专门的肠道细菌的支持下这样做。

“Woodrats 很神奇——它们的饮食非常多样化。来自同一物种的个体在不同的地方吃不同的食物，所以它创造了一个自然实验，”主要作者、博士后研究助理 Sara Weinstein 说。“很难说是什么驱动他们不同的微生物群——是他们吃的东西?他们住的地方?还是他们是谁?”

研究人员使用 DNA 条形码技术来表征西南部 19 个地点 25 个种群的 7 种林鼠的饮食和肠道细菌。然后生物学家将这些啮齿动物圈养起来，喂它们一个月的兔子饲料，然后对它们重新取样。微生物组。结果表明，在野生和圈养个体中，进化史是微生物组结构的最大预测因素——不仅仅是饮食和地理。

“人们对量化控制自然界动物微生物群落的因素的相对贡献有着浓厚的兴趣。我们的研究——真正的团队努力——通过同时询问三个被认为影响野生动物肠道微生物群落的关键因素来解决我们的知识空白。动物”资深作者、著名生物学教授 Denise Dearing 说。“鉴于林鼠摄入的有毒饮食多种多样，我认为饮食将产生最大的影响。相反，我们了解到进化史在构建木鼠的肠道微生物群落。像这样的意外结果强调了开展科学研究的重要性。”

该研究于2021 年 11 月 15 日发表在《国家科学院院刊》上。

Woodrats 不仅仅是他们吃的东西

在野生种群中，饮食和地理确实影响了微生物组的组成和多样性。

饮食有助于自然微生物组结构。作者在捕获时收集了每只啮齿动物的粪便，以获取其饮食的快照。使用这些样本，他们发现饮食更多样化的动物具有更多样化的微生物群落，以相似植物为食的动物在微生物群落方面也表现出相似性。

地理也发挥了作用。作者发现同一地点的个体具有更多相似的微生物组，并且随着动物在更远的地点采样，这些群落变得更加不同。

然而，宿主相关性仍然是预测这些野生哺乳动物微生物组成的最重要因素。而这些影响只会在动物被圈养时增加。

被的伍德拉特。信用：萨拉温斯坦

作者将动物圈养起来，以减少它们接触饮食和环境中不同微生物的机会。他们预测，如果饮食和当地地点的影响主要决定了微生物组的组成，那么林鼠的微生物组将在圈养中趋于一致。或者，如果差异主要是由于宿主遗传，木鼠物种将保留不同的微生物组。

“虽然每个人都经历了巨大的转变，但每个人的微生物组仍然比任何其他林鼠物种更接近其野生自我，”温斯坦说。“我们没有看到微生物组合并成相同的组成;物种保留了不同的细菌群落。随着饮食和栖息地的差异被消除，您可以更清楚地看到宿主相关性影响微生物组结构的程度。”

研究小组还发现，微生物组对圈养的反应是物种特异性的，这表明宿主进化历史不仅影响微生物组结构，还影响稳定性。

该研究的其他合著者是犹他大学生物科学学院的 Tess E. Stapleton、Dylan M. Klure、Robert Greenhalgh 和 Colin Dale;维拉克鲁扎纳大学 U 和 Centro de Investigaciones Tropicales 的 Rodolfo Martínez-Mota;新墨西哥州立大学生物系的 Teri J. Orr;和匹兹堡大学生物科学系的 Kevin D. Kohl。

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