斯旺西大学(Swansea University)的科学家们与国际合作者合作,研究了生活在婆罗洲城市和雨林栖息地中的啮齿类动物的肠道微生物组。他们的发现对我们理解生活在啮齿类动物肠道中的微小生物如何帮助动物适应新环境,以及这对它们的健康和传染病传播意味着什么具有重要意义。让我们详细看看这项研究。
人类引起的栖息地改变
人类的发展改变了并破坏了栖息地。
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人类不断侵占以前只有本地物种居住的自然栖息地。这使得生活在那里的动物面临两个严峻的选择:要么限制它们的活动范围(并且可能由于资源竞争加剧而遭受种群数量下降),要么适应新的由人类改变的环境——一个经典的“如果不能打败他们,就加入他们”的案例。唯一的其他选择就是灭绝。这导致了适应城市的本地物种的出现,并为科学家提供了一个天然实验。
这项研究的地点选在马来西亚沙巴州北部婆罗洲的哥打基纳巴卢地区。自1970年代以来,这座城市经历了显著的城市扩张,导致对周围热带雨林地区的入侵增加。本研究中选择的适应城市的本地物种是穆勒巨鼠(Sundamys muelleri)。但这只是故事的一部分。
城市非本地物种
黑鼠已经适应了城市生活。
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人类的发展并不孤单。我们带来了经过数千年适应成为像我们一样在城市中生活的非本地物种。它们被称为城市居住的非本地物种,习惯于在高度人为改造的景观中繁衍生息。在这项研究中采样的四个物种是本地的穆勒巨鼠(Sundamys muelleri)、亚洲黑鼠(Rattus rattus)、挪威鼠(Rattus norvegicus)和亚洲家鼩(Suncus murinus)。
在这个“天然实验室”中,科学家可以研究这两组动物如何相互影响。特别是,这项研究关注了这些动物的肠道微生物组。
什么是肠道微生物组?
生物群落是一个独特的生态系统,因此肠道生物群落是肠道内的生态系统。这项研究中的动物、人类和其他无数物种的肠道中有数百万细菌、病毒和真菌。这些微生物并不是寄生虫;它们在消化食物、抵御病原体以及调节神经系统和内分泌系统方面发挥着重要作用。虽然每个个体都有独特的肠道生物群落,但在同一物种内存在共同模式。
研究是如何进行的?
在准确记录GPS设备位置的地方设置了陷阱,并根据该地区的人类影响程度进行数值评分。例如,森林被赋予值“1”,住宅区被赋予值“5”。从245只啮齿类动物的结肠中收集粪便样本,分析其微生物多样性。研究人员记录了每只动物(宿主)中的不同类型的细菌及其丰度。总共,科学家们识别出1864个不同的扩增子序列变异(ASVs)。这些是不同细菌的标记基因。其中,有64种在所有四种啮齿类动物中都存在。最常见的细菌是Lachnospiraceae、Prevotellaceae和Lactobacillaceae。
重要发现
肠道生物群落可以揭示很多关于物种的信息。
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这项研究的结果揭示了一些关于在改变的环境中肠道生物群落在物种内部和之间变化的新信息。以下是主要发现。
物种不是决定肠道生物群落的唯一因素
在这项研究中,决定肠道生物群落特征的最重要因素是啮齿类物种。重要的是,鼩鼱的细菌群落与老鼠的明显不同。考虑到饮食和胃肠道结构的差异,这并不令人惊讶。更重要的是,他们发现黑鼠(一种入侵物种)的肠道微生物组与其近亲挪威鼠相比,更类似于本地雨林鼠。
这表明共享环境使用可能会影响肠道生物群落。这可能是通过共同的饮食或通过与环境中的微生物交换,动物共享土地和水源。
土地利用强度影响挪威鼠的微生物组
这项研究还表明,土地利用强度可能会改变同一物种内啮齿类动物的微生物组成。这可能是由于饮食变化,老鼠在较不城市化的地区需要更多依赖自然食物来源。
为什么这如此重要
这项研究的结果表明,动物的肠道生物群落不仅仅受遗传因素控制。研究表明,共享环境的动物可以发展出相似的肠道生物群落。更重要的是,栖息地类型和饮食影响同一物种内的肠道生物群落。最终,这为研究肠道生物群落在帮助动物适应新环境中的作用开辟了新的领域。
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