TylerKartzinel在肯尼亚中部的OlJogi保护中心收集粪便样本。（图片来源：RobertPringle）
近年来，微生物领域研究发展迅速，提出了有关人类和动物体内微生物的新知识和新问题。一项新的研究通过使用DNA分析来研究饮食、环境和微生物之间的关系，对这一领域的基础知识进行了补充。
该研究的第一作者、布朗大学生态学和进化生物学助理教授、前普林斯顿大学的博士后研究员TylerKartzine说：“环境变化会影响动物吃什么，从而以多种方式影响它们的肠道微生物和机体健康。这项基于DNA研究的创新方法最终可能也会为理解人类肠道微生物提供新的途径。”
这项研究发表在美国国家科学院院刊》(ProceedingsofTheNationalAcademyofSciences)上。研究人员收集并分析了非洲大草原上33种食草动物的多个粪便样本。这些食草动物中既有矮小的羚羊，又有巨型的长颈鹿和大象。
在肯尼亚的Mpala研究中心，一只大象正在觅食。（图片来源：RobertPringle）
为了在以往研究的基础上开展进一步工作，来自布朗大学和普林斯顿大学生态学和进化生物学部门的科学家们以及肯尼亚国家博物馆的植物学部门的工作人员组成了一个研究团队，分析了来自自然栖息地的多种物种样本。大部分的野外工作是在位于肯尼亚的穆帕拉研究中心（MpalaResearchCentre）完成的，该中心由普林斯顿大学与史密森学会（SmithsonianInstitution）、肯尼亚国家博物馆和肯尼亚野生动物服务机构合作管理。
该研究的作者之一、普林斯顿大学生态学和进化生物学副教授RobertPringle说：“粪便样本为野生动物研究提供了一个窗口，通过粪便我们可以了解到它们的饮食、肠道微生物乃至体内寄生虫的种类。我们这才刚刚起步，而基于DNA技术的野生动物生态学方法可以帮助我们实现过去很难进行的研究。”
通过分析样本中的DNA来推断动物的饮食和肠道微生物，研究人员得出了三个主要结论。首先，他们发现近亲物种有着相似的肠道微生物，饮食结构也在一定程度上较为相似。其次，饮食结构不同的物种（以及同一物种内的不同个体）往往具有不同的肠道微生物。
最后，研究发现，如果动物的饮食结构随季节而变化，那么它们的肠道微生物往往也会出现季节变化。研究小组还惊奇地发现，牛、羊、山羊、驴和骆驼等家养动物的肠道微生物随季节的变化比野生动物肠道微生物的变化更大，即使与饮食相似的亲缘关系最密切的野生动物相比也是如此。
一只网状的长颈鹿在Mpala研究中心挑选了满嘴的芙蓉花。（图片来源：RobertPringle）
Kartzinel和他的同事们想要探索为什么某些物种的肠道微生物对季节变化更敏感，提出了三个可能的原因来解释家畜和野生动物之间的微生物组差异：家畜受到了驯化，牧民会引导家畜获得最佳食物和水源，以及夜间家畜在畜栏中能够得到保护。
研究人员过去通过两种方式来研究动物的肠道微生物：一种是研究人员进行了“种间”研究，检查几种代表不同物种的动物的肠道微生物，例如比较绵羊和奶牛的肠道微生物；另一种是进行“种内”研究，比较了不同季节、同一物种的更多动物的肠道微生物。
Kartzinel指出，新研究中使用的方法可以进行更深层次的分析。他和同事分析了来自同一环境中许多不同物种的个体样本的DNA以评估其饮食结构，因此他们能够同时进行物种间和物种内的研究。
以前的种间研究倾向于发现亲缘关系密切的物种有更多相似的肠道微生物，而种内研究则发现季节影响动物的肠道微生物。目前的研究为这些发现增添了更多的细微差别。
Kartzinel说：“我们发表的研究成果开始将这些发现联系起来，使它们之间的关系不再分裂。例如，肠道微生物的季节变化并非一个单纯的‘有’或者‘没有’的问题，而是存在一梯度差异——有些肠道微生物对季节变化的响应很大，另一些则很小。”
研究中产生了各种的附加问题。例如，微生物组的季节敏感性是健康的信号还是亚健康的信号？
Kartzinel说：“在环境变化时，善于适应环境的变化的动物在压力下改变了它们的饮食和肠道微生物以生存下来。”
Kartzinel和他的同事们还希望更进一步，确定到底是动物的饮食结构还是微生物对环境更敏感。他说：“一种植物在一个季节为动物提供多汁的果实，而在另二个季节只提供耐嚼的嫩枝。如果动物在两个季节都吃这种植物，我们的方法不会察觉到动物的饮食有任何变化，但动物的肠道微生物会。”
他还想要通过实验来确定饮食和肠道微生物更替对野生动物健康的重要性。他问道：“在这个不断变化的环境里，草食动物微生物群的敏感性是否有助于它保持健康的饮食？又或者其他的条件会在动物生存决策中占据上风？因为我们研究的是几种濒临灭绝的物种，还有与人类紧密相关的家畜，所以必须考虑到这些可能性。”
Kartzinel说：“如果微生物组确实会对动物的健康和行为产生重大影响，那么它可能影响整个食物网和生态系统，因为它将决定谁能生存。”他补充说，他们的团队正在与更多的合作者一起，试图探讨这项研究对人类的可能影响。
Kartzinel说：“生物医学领域对能否以及如何管理人类肠道微生物以改善健康、压力和营养非常感兴趣。我们认为，结合一整套的研究方法，这些将饮食和微生物组联系起来的遗传学方法可以为野生动物生态学家和生物医学研究者提供更多信息。”
翻译：徐相辉
审校：于颖卓
引进来源：布朗大学
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