對(duì)非洲動(dòng)物的研究闡明了環(huán)境 飲食與腸道微生物組之間的聯(lián)系

近年來(lái)，微生物組研究領(lǐng)域發(fā)展迅速，為人類和動(dòng)物體內(nèi)的微生物提供了新發(fā)現(xiàn)的知識(shí)和新發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。一項(xiàng)新的研究通過(guò)使用DNA分析來(lái)檢查飲食，環(huán)境和微生物組之間的關(guān)系，從而增加了知識(shí)基礎(chǔ)。

研究的主要作者，生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)副教授泰勒·卡茲涅爾說(shuō)：“環(huán)境變化可能會(huì)影響動(dòng)物的飲食，從而以多種方式影響動(dòng)物的微生物組和健康，這些方式只有在自然環(huán)境中才能理解。” 布朗大學(xué)(Brown University)博士，普林斯頓大學(xué)(Princeton University)博士后研究員。

他補(bǔ)充說(shuō)，這項(xiàng)基于DNA的創(chuàng)新方法最終可能會(huì)為研究和理解人類微生物群提供新的途徑。

這項(xiàng)研究于11月4日星期一在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上發(fā)表，涉及到從33種草食動(dòng)物中收集和分析1000多種糞便樣品，這些樣品包括小型矮羚羊，巨型長(zhǎng)頸鹿和大象。非洲大草原。

為了建立在早期研究的基礎(chǔ)之上，研究小組是布朗和普林斯頓大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)部門(mén)的科學(xué)家以及肯尼亞國(guó)家博物館植物學(xué)部門(mén)的同事的合作，旨在研究各種各樣的物種。通過(guò)分析從其自然棲息地收集的樣本。大部分實(shí)地調(diào)查工作在肯尼亞的Mpala研究中心完成，該中心由普林斯頓大學(xué)，史密森尼學(xué)會(huì)，史密斯尼國(guó)家博物館和肯尼亞野生動(dòng)物服務(wù)局共同管理。

普林斯頓大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)副教授羅伯特·普林格(Robert Pringle)表示：“糞便樣品為野生動(dòng)物的生物學(xué)研究提供了一個(gè)令人驚奇的窗口，從它的飲食，腸道中的細(xì)菌到它的寄生蟲(chóng)都有多少種。”和這項(xiàng)研究的資深作者。“我們剛剛開(kāi)始挖掘基于法醫(yī)的基于DNA的野生動(dòng)植物生態(tài)學(xué)方法可以教給我們的東西的潛力，這些東西在歷史上一直非常困難，即使不是不可能進(jìn)行調(diào)查。”

在分析了樣本中的DNA以推斷動(dòng)物的飲食和微生物組之后，研究人員得出了三個(gè)主要結(jié)論。與他們的期望相符，他們發(fā)現(xiàn)密切相關(guān)的物種具有相似的微生物組，并且在較小程度上具有相似的飲食。他們的第二個(gè)發(fā)現(xiàn)是，食用不同飲食的物種(以及物種中的個(gè)體動(dòng)物)往往具有不同的微生物群落。

最后，研究發(fā)現(xiàn)，飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯季節(jié)性變化的動(dòng)物，其微生物群也往往經(jīng)歷重大的季節(jié)性變化。但球隊(duì)卻驚訝地發(fā)現(xiàn)，馴化物種，如牛，綿羊，山羊，驢和駱駝的微生物組傾向于具有比沒(méi)有野生的微生物組季節(jié)改變更多的動(dòng)物，甚至比最密切相關(guān)的野生動(dòng)物有類似的飲食。

Kartzinel建議，或許可以解釋家畜和野生動(dòng)物之間的差異微生物三種可能的因素：以最佳的食物，人類牧民水源和牲畜的圍欄，晚上保護(hù)馴養(yǎng)，牲畜的指導(dǎo)。加上他的同事，他計(jì)劃正是為了探討為什么一些物種的微生物組是季節(jié)變化更敏感。

Kartzinel指出，研究中使用的方法可以進(jìn)行更深層次的分析。過(guò)去，研究人員以兩種方式之一研究微生物組：一些研究人員進(jìn)行“物種間”研究，檢查代表不同物種的幾種動(dòng)物的微生物組，例如，將綿羊的微生物組與母牛的微生物組進(jìn)行比較。其他人進(jìn)行了“種內(nèi)研究”，比較了來(lái)自不同物種(例如跨不同季節(jié))的更多動(dòng)物的微生物組。但是，由于Kartzinel和他的同事分析了DNA來(lái)測(cè)量同一環(huán)境中從許多不同物種收集的單個(gè)樣品中的飲食，因此他們能夠同時(shí)進(jìn)行種間和種內(nèi)研究。

先前的種間研究?jī)A向于發(fā)現(xiàn)密切相關(guān)的物種具有更相似的微生物群，種間研究發(fā)現(xiàn)季節(jié)影響了動(dòng)物的微生物群。本研究為這些發(fā)現(xiàn)增加了更多細(xì)微差別。

Kartzinel說(shuō)：“我們正在發(fā)表的工作開(kāi)始彌合這些發(fā)現(xiàn)，使兩者之間的關(guān)系看起來(lái)不再那么二元化了。” “例如，季節(jié)性變化不僅僅存在或不存在;我們發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)很大的微生物組和反應(yīng)很小的微生物組之間存在梯度。”

該研究提出了許多其他問(wèn)題。例如，微生物組中的季節(jié)性敏感性是健康的跡象還是麻煩的跡象?

Kartzinel說(shuō)：“您可以想象動(dòng)物會(huì)改變飲食和微生物群落，因?yàn)樗鼈兩朴谶m應(yīng)環(huán)境變化。” “但是你也可以想象他們這樣做，因?yàn)樗麄儔毫艽?，只是試圖隨著環(huán)境的變化而生存。”

更廣泛地講，Kartzinel和他的同事們還希望確定哪個(gè)因素(飲食或微生物組)傾向于對(duì)動(dòng)物的環(huán)境更加敏感。“同一棵植物可以在一個(gè)季節(jié)中為動(dòng)物提供多汁的水果，而在下一個(gè)季節(jié)中僅提供耐嚼的樹(shù)枝-如果該動(dòng)物在兩個(gè)季節(jié)中都食用，我們的方法不會(huì)改變?cè)搫?dòng)物的飲食，但是該動(dòng)物的飲食腸道微生物組會(huì)。”他說(shuō)。

他還想探索實(shí)驗(yàn)以確定飲食和微生物組更新對(duì)野生動(dòng)物健康的重要性。

“草食動(dòng)物的微生物組的敏感性是否有助于在不斷變化的世界中保持健康飲食?” 他問(wèn)。“還是在動(dòng)物做出如何生存的決定時(shí)先行進(jìn)行其他調(diào)整和條件調(diào)整?也許兩者都有一點(diǎn)點(diǎn)。我們正在談?wù)摰氖菐追N瀕臨滅絕的物種，而牲畜則是人們賴以生存的，因此考慮各種可能性非常重要。 ”。

Kartzinel說(shuō)，如果微生物組確實(shí)能顯著影響動(dòng)物的健康和行為，那么它“可能會(huì)影響整個(gè)食物網(wǎng)，社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)，因?yàn)樗鼘Q定人類的生存與否，這是令人思考的。”

他補(bǔ)充說(shuō)，在與更廣泛的同事合作下，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究這項(xiàng)研究可能影響人類的可能性。

Kartzinel說(shuō)：“生物醫(yī)學(xué)界對(duì)確定我們是否以及如何管理人類腸道微生物組來(lái)改善健康，壓力和營(yíng)養(yǎng)非常感興趣。” “加上一整套研究方法，我們認(rèn)為將飲食與微生物組聯(lián)系起來(lái)的這些遺傳方法可以為野生生物生態(tài)學(xué)家和生物醫(yī)學(xué)研究人員提供更多的信息。”