脑组织是人体中能量消耗最大的组织之一，因此，大脑较大的哺乳动物需要更多的能量来支持大脑的生长和维护。然而，人类祖先在进化过程中是如何满足大脑增大所需的高能量需求，这一问题一直不清楚。一项新的西北大学研究指出，肠道微生物（即消化系统中的微小生物体，帮助分解食物和产生能量）可能发挥了重要作用。
在一项受控实验室实验中，研究人员将两种大脑较大灵长类动物（人类和松鼠猴）和一种大脑较小灵长类动物（猕猴）的肠道微生物植入小鼠体内。研究结果表明，携带大脑较大灵长类动物微生物的小鼠产生了并使用了更多能量，而携带大脑较小灵长类动物微生物的小鼠则储存了更多能量作为脂肪。
这些数据首次展示了不同动物物种的肠道微生物如何塑造不同物种之间的生物学差异，并支持了肠道微生物可能通过改变动物身体功能而影响进化的假设。这项研究为人类进化提供了新的视角，特别是我们大脑的进化。该研究结果将于12月2日22:00（中部时间）发表在《微生物基因组学》杂志上。
此前的研究已经比较了基因和环境对大脑较大和较小灵长类动物的影响，但很少有研究比较不同灵长类动物的能量利用情况。关于不同灵长类动物代谢的发展，可用的信息更是有限。
“我们知道生活在大肠中的微生物群落可以产生影响人类生物学某些方面的化合物——例如，导致代谢变化，从而引发胰岛素抵抗和体重增加。”该研究的第一作者、西北大学人类学副教授凯瑟琳·阿莫托（Katherine Amato）说，“肠道微生物群的变异是一种尚未探索的机制，灵长类动物的代谢可能通过这种机制促进不同的脑能量需求。”
在将肠道微生物引入无菌小鼠后，研究人员测量了随时间变化的小鼠生理变化，包括体重增加、脂肪百分比、空腹血糖、肝功能等特征。他们还测量了各组小鼠中微生物种类及其产生的化合物的差异。
研究人员预计，来自不同灵长类动物的微生物会导致接种它们的小鼠生物学上的差异。他们还预计，接种了人类微生物的小鼠与接种了其他两种物种微生物的小鼠相比，生物学上的差异最大。
“虽然我们确实发现接种了人类微生物的小鼠有一些差异，但最显著的模式是大脑较大灵长类动物（人类和松鼠猴）与大脑较小灵长类动物（猕猴）之间的差异。”阿莫托说。
接种了人类和松鼠猴微生物的小鼠表现出相似的生物学特征，尽管这两种大脑较大的灵长类动物并不是近亲。这表明，除了共同的祖先之外，它们共享的大脑较大这一特征可能是驱动接种它们微生物的小鼠生物学相似性的原因。
“这些发现表明，当人类和松鼠猴分别进化出更大的大脑时，它们的微生物群落发生了类似的变化，以提供必要的能量。”阿莫托说。
在未来的研究中，研究人员希望使用来自更多不同大脑大小的灵长类动物的微生物进行实验。他们还想收集更多关于这些微生物产生的化合物类型的信息，并收集更多关于宿主的生物学特征的数据，如免疫功能和行为。
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