对非洲动物的研究阐明了环境 饮食与肠道微生物组之间的联系

近年来，微生物组研究领域发展迅速，为人类和动物体内的微生物提供了新发现的知识和新发现的问题。一项新的研究通过使用DNA分析来检查饮食，环境和微生物组之间的关系，从而增加了知识基础。

研究的主要作者，生态学和进化生物学副教授泰勒·卡兹涅尔说：“环境变化可能会影响动物的饮食，从而以多种方式影响动物的微生物组和健康，这些方式只有在自然环境中才能理解。” 布朗大学(Brown University)博士，普林斯顿大学(Princeton University)博士后研究员。

他补充说，这项基于DNA的创新方法最终可能会为研究和理解人类微生物群提供新的途径。

这项研究于11月4日星期一在《美国国家科学院院刊》上发表，涉及到从33种草食动物中收集和分析1000多种粪便样品，这些样品包括小型矮羚羊，巨型长颈鹿和大象。非洲大草原。

为了建立在早期研究的基础之上，研究小组是布朗和普林斯顿大学生态与进化生物学部门的科学家以及肯尼亚国家博物馆植物学部门的同事的合作，旨在研究各种各样的物种。通过分析从其自然栖息地收集的样本。大部分实地调查工作在肯尼亚的Mpala研究中心完成，该中心由普林斯顿大学，史密森尼学会，史密斯尼国家博物馆和肯尼亚野生动物服务局共同管理。

普林斯顿大学生态与进化生物学副教授罗伯特·普林格(Robert Pringle)表示：“粪便样品为野生动物的生物学研究提供了一个令人惊奇的窗口，从它的饮食，肠道中的细菌到它的寄生虫都有多少种。”和这项研究的资深作者。“我们刚刚开始挖掘基于法医的基于DNA的野生动植物生态学方法可以教给我们的东西的潜力，这些东西在历史上一直非常困难，即使不是不可能进行调查。”

在分析了样本中的DNA以推断动物的饮食和微生物组之后，研究人员得出了三个主要结论。与他们的期望相符，他们发现密切相关的物种具有相似的微生物组，并且在较小程度上具有相似的饮食。他们的第二个发现是，食用不同饮食的物种(以及物种中的个体动物)往往具有不同的微生物群落。

最后，研究发现，饮食结构发生明显季节性变化的动物，其微生物群也往往经历重大的季节性变化。但球队却惊讶地发现，驯化物种，如牛，绵羊，山羊，驴和骆驼的微生物组倾向于具有比没有野生的微生物组季节改变更多的动物，甚至比最密切相关的野生动物有类似的饮食。

Kartzinel建议，或许可以解释家畜和野生动物之间的差异微生物三种可能的因素：以最佳的食物，人类牧民水源和牲畜的围栏，晚上保护驯养，牲畜的指导。加上他的同事，他计划正是为了探讨为什么一些物种的微生物组是季节变化更敏感。

Kartzinel指出，研究中使用的方法可以进行更深层次的分析。过去，研究人员以两种方式之一研究微生物组：一些研究人员进行“物种间”研究，检查代表不同物种的几种动物的微生物组，例如，将绵羊的微生物组与母牛的微生物组进行比较。其他人进行了“种内研究”，比较了来自不同物种(例如跨不同季节)的更多动物的微生物组。但是，由于Kartzinel和他的同事分析了DNA来测量同一环境中从许多不同物种收集的单个样品中的饮食，因此他们能够同时进行种间和种内研究。

先前的种间研究倾向于发现密切相关的物种具有更相似的微生物群，种间研究发现季节影响了动物的微生物群。本研究为这些发现增加了更多细微差别。

Kartzinel说：“我们正在发表的工作开始弥合这些发现，使两者之间的关系看起来不再那么二元化了。” “例如，季节性变化不仅仅存在或不存在;我们发现，在反应很大的微生物组和反应很小的微生物组之间存在梯度。”

该研究提出了许多其他问题。例如，微生物组中的季节性敏感性是健康的迹象还是麻烦的迹象?

Kartzinel说：“您可以想象动物会改变饮食和微生物群落，因为它们善于适应环境变化。” “但是你也可以想象他们这样做，因为他们压力很大，只是试图随着环境的变化而生存。”

更广泛地讲，Kartzinel和他的同事们还希望确定哪个因素(饮食或微生物组)倾向于对动物的环境更加敏感。“同一棵植物可以在一个季节中为动物提供多汁的水果，而在下一个季节中仅提供耐嚼的树枝-如果该动物在两个季节中都食用，我们的方法不会改变该动物的饮食，但是该动物的饮食肠道微生物组会。”他说。

他还想探索实验以确定饮食和微生物组更新对野生动物健康的重要性。

“草食动物的微生物组的敏感性是否有助于在不断变化的世界中保持健康饮食?” 他问。“还是在动物做出如何生存的决定时先行进行其他调整和条件调整?也许两者都有一点点。我们正在谈论的是几种濒临灭绝的物种，而牲畜则是人们赖以生存的，因此考虑各种可能性非常重要。 ”。

Kartzinel说，如果微生物组确实能显着影响动物的健康和行为，那么它“可能会影响整个食物网，社区和生态系统，因为它将决定人类的生存与否，这是令人思考的。”

他补充说，在与更广泛的同事合作下，该团队开始研究这项研究可能影响人类的可能性。

Kartzinel说：“生物医学界对确定我们是否以及如何管理人类肠道微生物组来改善健康，压力和营养非常感兴趣。” “加上一整套研究方法，我们认为将饮食与微生物组联系起来的这些遗传方法可以为野生生物生态学家和生物医学研究人员提供更多的信息。”