為什麼鳥類和蝙蝠都有奇怪的腸道菌群?可能是因為都會飛

2020-11-28 騰訊網

肯亞果蝠。

系統共生樹形圖顯示，與其他哺乳動物相比，蝙蝠和鳥類（用黑色條標記）腸道微生物組成的多樣性。

微生物群落研究正變得越來越火熱。近日，一個國際研究小組的科學家們首次對哺乳動物、鳥類、爬行動物和兩棲動物腸道內的微生物多樣性進行了比較。他們發現：並非所有物種對腸道微生物的依賴程度都相同。鳥類和蝙蝠體內的微生物組成多樣性很高，但它們似乎都不太依賴這些微生物。相關論文近日發表在mBio雜誌上。

「為什麼鳥類和蝙蝠不依賴這些腸道微生物呢？試想一下，如果在腸道內攜帶大量的細菌，首先會導致體重增加，其次這些細菌還會奪走機體所需要的養分。」芝加哥菲爾德博物館的研究助理、加州大學聖地牙哥分校的博士後研究員Holly Lutz說，「所以，對於能量需求很高的動物來說，比如飛行的鳥類和蝙蝠，負擔這些細菌的重量以及提供細菌所需的養分是一件很困難的事情。」

「當第一次開始這個項目時，我們認為，具有相似飲食習慣的動物，它們與腸道微生物之間聯繫也應該是相似的。我們還以為飛行可能會對宿主的微生物施加類似的選擇。但令人震驚的是，我們並沒有發現鳥類和蝙蝠本身具有相似的微生物群落，且兩者都缺乏與微生物的特定關係。「Lutz說。

為了弄清楚腸道微生物群落和不同物種之間的關係，Lutz和她的同事們收集了大約900種動物的糞便樣本，隨後對其中的DNA進行了高通量基因測序。一般來說，關係密切的動物有相似的腸道微生物群落，因為它們共同進化，也就是系統共生。但研究人員卻驚訝地發現，蝙蝠的腸道微生物群落與其他哺乳動物幾乎沒有共同點，而是更接近鳥類。而在鳥類和蝙蝠中，物種之間的親緣關係和體內微生物群落的相似性之間幾乎沒有關係。

該研究認為，鳥類和蝙蝠之間的聯繫不在於它們的祖先，而在於它們的生活方式。鳥類和蝙蝠只是遠親關係，有很大的不同，但它們都獨立地進化出了飛行的能力。Lutz認為，鳥類和蝙蝠在飛行時需要保持輕盈，這改變了它們的腸道。它們的腸道比同等大小的陸地哺乳動物要短得多，攜帶的細菌也少得多，這就減少了飛行時的重量。當然也有可能它們的腸道沒有為細菌提供必要的食物來維持共生（互利）交換。

除了擁有更短的腸道和更少的細菌外，鳥類和蝙蝠體內的細菌也有很大的差異。除了蝙蝠，在所有哺乳動物群體中，都可以在相近的群體中發現明顯的特定細菌模式。然而，在鳥類和蝙蝠身上，幾乎可以看到各種類型的細菌。Lutz說：「就好像蝙蝠只是不小心沾上了周圍的細菌，而並不像我們一樣真的需要微生物的幫助。」

科學家們認為，更多地了解其他動物的微生物群落的細微差別，可以讓我們更多地了解自己的微生物群落。那些不太依賴腸道菌群的物種可以為我們提供一個獨特的視角。Lutz說：「我們可以從那些不需要微生物群落的動物身上學到一些東西來應對微生物群落被破壞的極端情況。」

科界原創

編譯：花花

審稿：西莫

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