作者:叶满山 来源:中国科学报 发布时间:2025/7/23 18:41:43
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肠道微生物“神助攻”:揭秘青藏高原岩羊跨区域食性适应奥秘

 

在全球生物多样性不断减少的大背景下,了解野生动物如何适应不同的生态环境,成了保护生物学和进化生态学领域的关键课题。这其中,动物的食性适应以及和体内共生微生物的协同进化,更是当下研究的热门方向。近日,中国科学院西北高原生物研究所一项关于青藏高原岩羊食性适应的研究成果发表于mSystems,为理解极端环境下野生动物的生存策略提供了全新视角。

青藏高原,作为世界上海拔最高的生态系统,有着丰富的野生动物资源和多样的生态环境。岩羊,就是这里分布最广、数量最多的有蹄类动物之一。它们在灌丛、草地、荒漠等各种环境里都能生活,还形成了复杂的区域食性差异,简直是研究极端环境下动物和微生物协同适应的绝佳对象。

之前的研究发现,岩羊的食性会随着季节和环境变化,肠道微生物群落结构也跟着变,但在跨区域尺度下,岩羊的食性、肠道微生物功能和代谢物是怎么协同变化的,还一直是个谜,特别是微生物功能的可塑性怎么影响岩羊在不同区域适应食物,也不清楚。

不过,西北高原生物研究所动物生态与资源保护研究团队解决了这一难题。他们在青藏高原的青海湖流域、昆仑山及三江源这三大典型区域,采集了岩羊的新鲜粪便样本。借助trnL植物DNA条形码技术、宏基因组测序技术和非靶向代谢组学技术,构建了岩羊食性-微生物-代谢物多组学关联分析框架。

通过这个框架,团队深入研究了岩羊在不同区域的食性差异、肠道微生物组成与功能特点,还有代谢产物的不同,探索了食性结构和微生物共生系统是怎么一起变化的,也揭示了动物和微生物共生系统在不同区域适应中的协同进化模式。

研究发现,不同区域的岩羊主要吃的食物差别很大,这可能和它们自己的取食偏好以及当地能获取的植物资源有关。和昆仑山、三江源地区比起来,青海湖流域的岩羊更爱吃蓼科植物,不太吃蔷薇科和禾本科植物,形成了独特的食性生态位。进一步分析宏基因组功能发现,岩羊对不同植物类群的取食量和它们肠道里关键微生物的数量关系密切,而这些微生物又和岩羊肠道分解多糖的能力紧密相连。特别是在青海湖流域,岩羊的肠道微生物分解多糖的能力更强,能更高效地把蓼科植物里宿主难以直接吸收的复杂多糖,转化成容易吸收的寡糖和单糖,大大提高了能量转化效率。

这项研究首次发现,岩羊在吃低粗纤维食物时,能通过肠道微生物功能的可塑性,高效获取能量。研究不仅明确了肠道微生物在岩羊跨区域食性适应中的关键调控作用,还为高原有蹄类动物的适应性进化研究,从微生物功能层面提供了实证支持。它揭示的动物和微生物协同适应机制,对预测气候变化下物种的分布变化,以及制定有针对性的保护策略,都有着重要的科学价值。

相关论文链接:https://doi.org/10.1128/msystems.00422-25

青藏高原岩羊。西北高原生物研究所供图。

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