魏輔文院士團隊揭示:食性驅動大、小熊貓腸道微生物趨同演化
2020-12-06 騰訊網近日，中國科學院動物所魏輔文院士團隊在SCIENCE CHINA Life Sciences（《中國科學：生命科學》英文版）上發表了題為「Diet drives convergent evolution of gut microbiomes in bamboo-eating species」的研究論文。
腸道微生物在長期進化過程中與宿主形成密切聯繫，在宿主適應性演化過程中發揮重要作用。腸道微生物可以影響宿主的營養代謝、生理健康等生命過程，同時，也相應地會受到宿主食性和系統發育等因素的影響。然而，食性和系統發育因素在塑造腸道微生物結構中的相對作用尚不明確。大、小熊貓高度特化的植食食性與食肉動物的分類地位，為解決該問題提供了良好模型。
在該研究中，魏輔文院士團隊通過16S rRNA測序和宏基因組測序對大熊貓及其近緣物種北極熊、黑熊，小熊貓及其近緣種雪貂的腸道菌群進行研究，選取牛腸道微生物組為外群。結果發現，食性特化為以竹類為食的大、小熊貓腸道菌群結構非常相似，而肉食性物種北極熊和雪貂的腸道菌群更相似。進一步功能富集分析結果顯示，大、小熊貓腸道菌群的基因顯著富集在澱粉和蔗糖代謝通路中，即纖維素消化酶所在的通路。結果表明，在熊超科類群中，食性因素驅動大、小熊貓腸道微生物的趨同演化，提示宿主食性在塑造腸道微生物結構和功能方面發揮重要作用。
食性驅動大、小熊貓腸道微生物結構（左圖）和功能（右圖）的趨同演化
該研究增進了我們對腸道微生物演化規律及其驅動因素的理解，為闡釋宿主與腸道微生物的協同進化關係提供了證據。該論文第一和共同第一作者為黃廣平和王瀟。研究得到中國科學院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金項目的資助。
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