是什么塑造了莺肠道中微生物的组成

生活在鸟类消化道内的细菌和其他微生物(它们的肠道微生物组)之间的差异主要不是由饮食多样性驱动的，这与最近提出的假设相反。相反，宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员发现，进化可能在解释这些差异方面发挥更大的作用，这可能会对这些物种如何适应新栖息地产生影响。

根据物种的不同，动物的微生物群会影响宿主的消化、免疫功能以及对疾病、发育、新陈代谢和行为的反应。在陆地哺乳动物中，有一个明确的信号表明进化历史在决定它们的微生物组方面起着重要作用，彼此最相关的物种往往具有最相似的微生物组，而那些关系更远的物种往往具有更多不同的微生物组.

“相比之下，鸟类和蝙蝠的物种肠道微生物组之间的差异要小得多，而且这些不同模式的驱动因素仍不清楚，”领导这项研究的宾夕法尼亚州立大学博士后研究员MarcellaBaiz说。

“最近有人提出，鸟类和蝙蝠肠道微生物组之间不太明显的差异可能是消化系统发生变化以适应动力飞行的结果。在这项研究中，我们通过检查鸟类进化史的相对影响来研究这一假设以及它们的环境，包括饮食，对15种木莺的肠道微生物组的影响。”

与陆地哺乳动物相比，鸟类和蝙蝠的消化系统更短、更简单，这意味着食物通过速度更快，最终在飞行时减轻了重量。最近的一项研究表明，由于食物的这种更高的周转率，肠道内微生物群落的周转率也可能更高，因此饮食会对肠道微生物组产生更大的影响。然而，最近调查鸟类肠道微生物组的研究要么考虑使用人工饮食的圈养动物，要么使用广泛的饮食类型来表征饮食，这提供了一个不完整的画面。

在当前的研究中，该研究发表在11月21日在线发表在《分子生态学》杂志上的一篇论文中，研究小组从宾夕法尼亚州中部和纽约阿迪朗达克地区的15种林莺中收集了400多只鸟类的粪便样本。

“我们研究的优势之一是我们能够从两个不同地点的每个物种的许多个体收集样本，”Baiz说。“虽然之前的一些研究可能包括了更多的物种，但他们可能只从每个物种中抽取了几个个体，因此尚不清楚抽样是否能代表整个物种。”

研究人员从粪便样本中提取DNA并对其进行测序，以确定鸟类肠道中存在的细菌种类以及每只鸟食用的昆虫种类。他们发现的最常见的细菌种类也存在于其他类型的鸟类中。

当研究人员检查鸟类微生物群落中细菌的多样性时，鸟类物种的身份是最大的解释因素。他们饮食中昆虫的多样性与其肠道细菌的多样性没有密切关系。此外，当研究人员根据肠道微生物组的相似性对莺进行分组时，这些关系更接近于莺生命树——一种根据物种间进化相关性对莺进行分组的树——而不是根据饮食相似性对莺进行分组的树。

“我们的研究结果表明，饮食多样性可能不是影响这些鸟类肠道微生物群的最重要因素，因此快速肠道更新和缩短消化道的进化有利于环境影响驱动肠道微生物群组成的假设可能是太简单了，”Baiz说。

“我们计划继续研究宿主进化如何塑造莺的肠道微生物组，莺是一个非常多样化的群体，在过去700万年里迅速分化，有100多种鸣禽。如果有进化的迹象，我们可能期望微生物组在鸟类定居时如何适应新栖息地方面发挥作用，或者——如果两个不同的物种交配并产生杂交鸟类，这在莺中很常见——它可能会影响微生物组的相容性和最终杂交后代的成功。”

研究人员承认，鸟类微生物组之间的大部分变异仍然无法解释，未来的研究应该继续探索进化和其他生态因素。接下来，该团队计划调查特定食物是否与肠道中的特定细菌有关。

Baiz说：“我们想知道鸟类微生物组是否受到与它们所吃的生物相关的细菌的影响，或者它们是否正在吸收与它们觅食的环境相关的细菌。”

“我们还想了解鸟类的整个迁徙周期，因为迁徙伴随着一整套可能影响肠道化学的生理变化。鸟类向南迁徙时吃的东西也将与它们完全不同在我们在北美东部采样的地方吃东西。”

除了Baiz之外，宾夕法尼亚州立大学的研究团队还包括研究期间的本科生AndreaBenavidesCastaño;AndrewWood，研究技术专家;和生物学助理教授DavidToews。该团队还包括康奈尔鸟类学实验室的馆藏开发经理EliotMiller。