寄主的饮食和进化历史解释了脊椎动物分支中肠道微生物群不同方面的多样性学术资讯

来源：中国生物技术网

近期，Nature Communications期刊上有一篇文章，阐述了寄主的饮食和进化历史是可以解释脊椎动物分支中肠道微生物群不同方面的多样性的。他们分析了一个新的、大的、高度多样化的动物远端肠道16s rRNA微生物组数据集，解释了宿主进化历史和饮食对肠道微生物群落多样性的影响，并表明每个因素调节多样性的不同方面。此外，还分析了与寄主系统发育或饮食相关的特定微生物类群，并表明哺乳动物具有较强的共世代信号。结果发现环境过滤和微生物—微生物的相互作用在宿主支系之间是不同的。该发现为推动脊椎动物肠道微生物群落组装的过程提供了有力的评估。

为了尽可能覆盖脊椎动物宿主动物多样性的广度，这项研究收集了来自哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物和光翅目5个宿主类的新鲜粪便样本。每个样本都有详细的饮食、栖息地和其他元数据(图1)。

(图1)

测试方法：对213个样本的粪便或肠道内容物进行16S rRNA V4区测序，利用DADA227流水线产生OTU(100%序列一致)，共产生30290个OTU。研究结果是分离株的患病率低，代表性有限。还使用多重回归矩阵(MRMs)来测试肠道微生物群落多样性如何被宿主系统发育、饮食、栖息地、地理位置和技术变异所解释。

研究结果表明，饮食和宿主进化历史显著地解释了微生物群落的多样性，表明环境过滤在微生物群落组装中起着重要的作用。为了进一步验证这一观点，并评估环境过滤在宿主分支间的差异，研究员使用了两种生态系统发育分析：平均系统发育距离(MPD)和平均最近分类单元距离(MNTD)。接下来，还测试了微生物是如何在宿主之间共存的，这些宿主可以受到选择性压力或微生物—微生物相互作用的影响。

讨论：大多数微生物支，特别是精细分辨的支，在某种程度上受限于某些宿主支。事实上，多样性在更精细的宿主分类学水平上受到更大的限制。这一趋势中最大的例外是梭状芽孢杆菌目，我们可以在约98%的寄主物种中观察到，梭状芽孢杆菌的许多成员产生耐药孢子，这可能导致高物种间或环境宿主迁移(图2)。这一过程可以产生源—汇动态，梭状芽孢杆菌只能短暂地通过特定的肠道环境，但它们从源宿主、土壤、水等处的高迁移率不断地补充这些短暂的汇群。

虽然宿主的饮食和进化历史都能显著地解释微生物群落的多样性，但每个因素都能解释多样性的不同方面。在OTU水平上，饮食是相对较强的alpha-多样性和beta-多样性的预测因子，但与alpha-多样性的相关性最强。然而，只有2个OTUs的分布被饮食显著解释(图2)。相比之下，宿主系统发育只是OTU组成差异的一个显著预测因子，121个OTU在首次考虑饮食因素后表现出显著的系统发育信号(图3)。

(图2)

(图3)

综上所述，此发现有助于解决动物肠道微生物群多样性的主要调节因子，这些调节因子在野生动物，尤其是非哺乳类动物中尚未得到很好的研究。研究结果表明，饮食主要选择功能性动物行会，而宿主进化史主要决定了特定微生物OTUs的流行。寄主进化历史的调节作用在哺乳动物中最为明显，尤其是偶蹄目动物。总的来说，研究结果表明，偶蹄目动物的微生物群落组装与其他哺乳动物有明显的不同，这可能是反刍动物复杂的消化生理作用的结果。在共现分析中确定的假定关键物种，可能会对将来研究“饮食变化如何调节动物肠道微生物群落”的工作有重要的影响，例如在圈养或气候变化的情况下。

中国生物技术网诚邀生物领域科学家在我们的平台上，发表和介绍国内外原创的科研成果。

来源：biotech-china 中国生物技术网

原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODU5NDgyMg==&mid=2653943429&idx=5&sn=c9c01bc8c8a6967e29313a669793972b&chksm=bd1306ec8a648ffab0b80948ffbc191b79861e6669b6b954d7aef7ada7a71cc1a7f7c9df1825&scene=27#wechat_redirect

电话：（010）86409582

邮箱：kejie@scimall.org.cn