環(huán)境和飲食與腸道微生物的關(guān)系！
小楊 / 2019-12-14 08:55:31
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng)：近年來(lái)，微生物領(lǐng)域研究發(fā)展迅速，提出了有關(guān)人類和動(dòng)物體內(nèi)微生物的新知識(shí)和新問(wèn)題。一項(xiàng)新的研究通過(guò)使用DNA分析來(lái)研究飲食、環(huán)境和微生物之間的關(guān)系，對(duì)這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了補(bǔ)充。
該研究的第一作者、布朗大學(xué)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)助理教授、前普林斯頓大學(xué)的博士后研究員Tyler Kartzine說(shuō)：“環(huán)境變化會(huì)影響動(dòng)物吃什么，從而以多種方式影響它們的腸道微生物和機(jī)體健康。這項(xiàng)基于DNA研究的創(chuàng)新方法最終可能也會(huì)為理解人類腸道微生物提供新的途徑?！?br />
這項(xiàng)研究發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上。研究人員收集并分析了非洲大草原上33種食草動(dòng)物的1000多個(gè)糞便樣本。這些食草動(dòng)物中既有矮小的羚羊，又有巨型的長(zhǎng)頸鹿和大象。
為了在以往研究的基礎(chǔ)上開展進(jìn)一步工作，來(lái)自布朗大學(xué)和普林斯頓大學(xué)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)部門的科學(xué)家們以及肯尼亞國(guó)家博物館的植物學(xué)部門的工作人員組成了一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，分析了來(lái)自自然棲息地的多種物種樣本。大部分的野外工作是在位于肯尼亞的穆帕拉研究中心（Mpala Research Centre）完成的，該中心由普林斯頓大學(xué)與史密森學(xué)會(huì)（Smithsonian Institution）、肯尼亞國(guó)家博物館和肯尼亞野生動(dòng)物服務(wù)機(jī)構(gòu)合作管理。
該研究的作者之一、普林斯頓大學(xué)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)副教授Robert Pringle說(shuō)：“糞便樣本為野生動(dòng)物研究提供了一個(gè)窗口，通過(guò)糞便我們可以了解到它們的飲食、腸道微生物乃至體內(nèi)寄生蟲的種類。我們這才剛剛起步，而基于DNA技術(shù)的野生動(dòng)物生態(tài)學(xué)方法可以幫助我們實(shí)現(xiàn)過(guò)去很難進(jìn)行的研究。”
通過(guò)分析樣本中的DNA來(lái)推斷動(dòng)物的飲食和腸道微生物，研究人員得出了三個(gè)主要結(jié)論。首先，他們發(fā)現(xiàn)近親物種有著相似的腸道微生物，飲食結(jié)構(gòu)也在一定程度上較為相似。其次，飲食結(jié)構(gòu)不同的物種（以及同一物種內(nèi)的不同個(gè)體）往往具有不同的腸道微生物。
最后，研究發(fā)現(xiàn)，如果動(dòng)物的飲食結(jié)構(gòu)隨季節(jié)而變化，那么它們的腸道微生物往往也會(huì)出現(xiàn)季節(jié)變化。研究小組還驚奇地發(fā)現(xiàn)，牛、羊、山羊、驢和駱駝等家養(yǎng)動(dòng)物的腸道微生物隨季節(jié)的變化比野生動(dòng)物腸道微生物的變化更大，即使與飲食相似的親緣關(guān)系最密切的野生動(dòng)物相比也是如此。
Kartzinel和他的同事們想要探索為什么某些物種的腸道微生物對(duì)季節(jié)變化更敏感，提出了三個(gè)可能的原因來(lái)解釋家畜和野生動(dòng)物之間的微生物組差異：家畜受到了馴化，牧民會(huì)引導(dǎo)家畜獲得最佳食物和水源，以及夜間家畜在畜欄中能夠得到保護(hù)。
研究人員過(guò)去通過(guò)兩種方式來(lái)研究動(dòng)物的腸道微生物：一種是研究人員進(jìn)行了“種間”研究，檢查幾種代表不同物種的動(dòng)物的腸道微生物，例如比較綿羊和奶牛的腸道微生物；另一種是進(jìn)行“種內(nèi)”研究，比較了不同季節(jié)、同一物種的更多動(dòng)物的腸道微生物。
Kartzinel指出，新研究中使用的方法可以進(jìn)行更深層次的分析。他和同事分析了來(lái)自同一環(huán)境中許多不同物種的個(gè)體樣本的DNA以評(píng)估其飲食結(jié)構(gòu)，因此他們能夠同時(shí)進(jìn)行物種間和物種內(nèi)的研究。
以前的種間研究?jī)A向于發(fā)現(xiàn)親緣關(guān)系密切的物種有更多相似的腸道微生物，而種內(nèi)研究則發(fā)現(xiàn)季節(jié)影響動(dòng)物的腸道微生物。目前的研究為這些發(fā)現(xiàn)增添了更多的細(xì)微差別。
Kartzinel說(shuō)：“我們發(fā)表的研究成果開始將這些發(fā)現(xiàn)聯(lián)系起來(lái)，使它們之間的關(guān)系不再分裂。例如，腸道微生物的季節(jié)變化并非一個(gè)單純的‘有’或者‘沒(méi)有’的問(wèn)題，而是存在一梯度差異——有些腸道微生物對(duì)季節(jié)變化的響應(yīng)很大，另一些則很小?！?br />
研究中產(chǎn)生了各種的附加問(wèn)題。例如，微生物組的季節(jié)敏感性是健康的信號(hào)還是亞健康的信號(hào)？
Kartzinel說(shuō)：“在環(huán)境變化時(shí)，善于適應(yīng)環(huán)境的變化的動(dòng)物在壓力下改變了它們的飲食和腸道微生物以生存下來(lái)?！?br />
Kartzinel和他的同事們還希望更進(jìn)一步，確定到底是動(dòng)物的飲食結(jié)構(gòu)還是微生物對(duì)環(huán)境更敏感。他說(shuō)：“一種植物在一個(gè)季節(jié)為動(dòng)物提供多汁的果實(shí)，而在另二個(gè)季節(jié)只提供耐嚼的嫩枝。如果動(dòng)物在兩個(gè)季節(jié)都吃這種植物，我們的方法不會(huì)察覺(jué)到動(dòng)物的飲食有任何變化，但動(dòng)物的腸道微生物會(huì)。”
他還想要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定飲食和腸道微生物更替對(duì)野生動(dòng)物健康的重要性。他問(wèn)道：“在這個(gè)不斷變化的環(huán)境里，草食動(dòng)物微生物群的敏感性是否有助于它保持健康的飲食？又或者其他的條件會(huì)在動(dòng)物生存決策中占據(jù)上風(fēng)？因?yàn)槲覀冄芯康氖菐追N瀕臨滅絕的物種，還有與人類緊密相關(guān)的家畜，所以必須考慮到這些可能性。”
Kartzinel說(shuō)：“如果微生物組確實(shí)會(huì)對(duì)動(dòng)物的健康和行為產(chǎn)生重大影響，那么它可能影響整個(gè)食物網(wǎng)和生態(tài)系統(tǒng)，因?yàn)樗鼘Q定誰(shuí)能生存?！彼a(bǔ)充說(shuō)，他們的團(tuán)隊(duì)正在與更多的合作者一起，試圖探討這項(xiàng)研究對(duì)人類的可能影響。
Kartzinel說(shuō)：“生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)δ芊褚约叭绾喂芾砣祟惸c道微生物以改善健康、壓力和營(yíng)養(yǎng)非常感興趣。我們認(rèn)為，結(jié)合一整套的研究方法，這些將飲食和微生物組聯(lián)系起來(lái)的遺傳學(xué)方法可以為野生動(dòng)物生態(tài)學(xué)家和生物醫(yī)學(xué)研究者提供更多信息。”