科研進展
腸道微生物“神助攻”：揭秘青藏高原巖羊跨區(qū)域食性適應奧秘
在全球生物多樣性不斷減少的大背景下，了解野生動物如何適應不同的生態(tài)環(huán)境，成了保護生物學和進化生態(tài)學領域的關鍵課題。這其中，動物的食性適應以及和體內共生微生物的協(xié)同進化，更是當下研究的熱門方向。近日，中國科學院西北高原生物研究所一項關于青藏高原巖羊食性適應的研究成果發(fā)表于mSystems，為理解極端環(huán)境下野生動物的生存策略提供了全新視角。
青藏高原，作為世界上海拔最高的生態(tài)系統(tǒng)，有著豐富的野生動物資源和多樣的生態(tài)環(huán)境。巖羊，就是這里分布最廣、數(shù)量最多的有蹄類動物之一。它們在灌叢、草地、荒漠等各種環(huán)境里都能生活，還形成了復雜的區(qū)域食性差異，簡直是研究極端環(huán)境下動物和微生物協(xié)同適應的絕佳對象。
之前的研究發(fā)現(xiàn)，巖羊的食性會隨著季節(jié)和環(huán)境變化，腸道微生物群落結構也跟著變，但在跨區(qū)域尺度下，巖羊的食性、腸道微生物功能和代謝物是怎么協(xié)同變化的，還一直是個謎，特別是微生物功能的可塑性怎么影響巖羊在不同區(qū)域適應食物，也不清楚。
不過，西北高原生物研究所動物生態(tài)與資源保護研究團隊解決了這一難題。他們在青藏高原的青海湖流域、昆侖山及三江源這三大典型區(qū)域，采集了巖羊的新鮮糞便樣本。借助trnL植物DNA條形碼技術、宏基因組測序技術和非靶向代謝組學技術，構建了巖羊食性-微生物-代謝物多組學關聯(lián)分析框架。
通過這個框架，團隊深入研究了巖羊在不同區(qū)域的食性差異、腸道微生物組成與功能特點，還有代謝產物的不同，探索了食性結構和微生物共生系統(tǒng)是怎么一起變化的，也揭示了動物和微生物共生系統(tǒng)在不同區(qū)域適應中的協(xié)同進化模式。
研究發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的巖羊主要吃的食物差別很大，這可能和它們自己的取食偏好以及當?shù)啬塬@取的植物資源有關。和昆侖山、三江源地區(qū)比起來，青海湖流域的巖羊更愛吃蓼科植物，不太吃薔薇科和禾本科植物，形成了獨特的食性生態(tài)位。進一步分析宏基因組功能發(fā)現(xiàn)，巖羊對不同植物類群的取食量和它們腸道里關鍵微生物的數(shù)量關系密切，而這些微生物又和巖羊腸道分解多糖的能力緊密相連。特別是在青海湖流域，巖羊的腸道微生物分解多糖的能力更強，能更高效地把蓼科植物里宿主難以直接吸收的復雜多糖，轉化成容易吸收的寡糖和單糖，大大提高了能量轉化效率。
這項研究首次發(fā)現(xiàn)，巖羊在吃低粗纖維食物時，能通過腸道微生物功能的可塑性，高效獲取能量。研究不僅明確了腸道微生物在巖羊跨區(qū)域食性適應中的關鍵調控作用，還為高原有蹄類動物的適應性進化研究，從微生物功能層面提供了實證支持。它揭示的動物和微生物協(xié)同適應機制，對預測氣候變化下物種的分布變化，以及制定有針對性的保護策略，都有著重要的科學價值。
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1128/msystems.00422-25
青藏高原巖羊。西北高原生物研究所供圖。
來源：《中國科學報》
