考拉是世界上最繁琐的食者之一,只食用桉树的叶子,而那时只食用少数种类的桉树。现在的研究表明,动物区分饮食的部分原因在于其肠道中生活的细菌,这种细菌似乎限制了考拉消化某些桉树的能力。
该发现于6月8日在佐治亚州亚特兰大举行的美国微生物学会(ASM)年度会议上提出,正值人们对动物微生物组如何影响其适应环境变化能力的兴趣日益浓厚。研究考拉和其他脆弱物种的研究人员试图找出通过改变饮食(甚至是粪便移植)来改变动物肠道细菌是否可以增加其存活的机会。
对于无尾熊(Phascolarctos cinereus)来说,这是一个迫切的问题。无尾熊在澳大利亚的栖息地受到人类活动的威胁。在某些地方,无尾熊种群使桉树的供应量相形见,但即使将这些动物移植到食物丰富的地区,也有一些死亡。考拉生态学家本·摩尔和他在澳大利亚西悉尼大学的同事进行的实验表明,这可能是由于可用的桉树品种与单个考拉肠道细菌的组成不兼容所致。
摩尔和他的同事从澳大利亚20个地点的200只无尾熊中收集粪便。当研究人员分析粪便中的植物材料时,他们发现一些考拉只吃了一种营养丰富的桉树种,称为甘露胶(minus gum)。其他人则吃了营养较差的伴侣(E. obliqua),甚至只有一小部分动物会在同一地点吃掉它们。两只相距10米的动物可能有不同的食物偏好。
当摩尔和他的同事们分析粪便的微生物组成时,他们发现喜欢甘露桉树桉树的考拉所藏的细菌与那些吃过同食的树袋熊不同。为了测试不同饮食是不同微生物组的原因还是结果,研究人员将六种吃了马士革兰的野生考拉的粪便移植到了六种偏爱甘露胶的野生考拉中。在18天内,经历过该过程的考拉的微生物群与供体动物的群群几乎相同。一些接受了移植的动物似乎也更愿意吃肉。
对于摩尔来说,这表明考拉到考拉的粪便移植可能有助于扩大单个动物可获得的食物类型,并增加它们的生存机会。
墨西哥城国立自治大学的微生物生态学家Eria Rebollar说,考拉研究是粪便移植会影响野生动物微生物群落组成的首批证明之一。在ASM会议上发表的她自己的研究发现,将某些青蛙皮肤上发现的细菌移植到其他青蛙上可以保护受体免受致命的真菌感染。
种间移植
其他实验表明,某些动物可能会因另一物种的粪便移植而重塑微生物群落而受益。由盐湖城犹他大学的分子生物学家丹尼斯·迪林(Denise Dearing)领导的一个研究小组发现,沙漠林鼠(Neotoma lepida)是“实验大鼠的近亲”,携带肠道细菌,使他们能够食用含草酸盐的植物,导致肾结石的化学物质。当与摩尔小组合作的科学家将伍德拉特的粪便移植到实验大鼠中时,实验大鼠获得了降解草酸盐的能力。
其他研究表明,保护某些濒临灭绝的物种可能就像改变饮食以适应已经存在的微生物组一样简单。在ASM会议上,来自加利福尼亚圣地亚哥动物园的科学家们提出了一些发现,这些发现暗示了濒临灭绝的南部白犀牛的肠道微生物组会如何干扰其繁殖力。俘虏出生的南部白犀牛繁殖不佳。
圣地亚哥动物园的研究小组将圈养的白犀牛的粪便与单角犀牛(Rhinoceros unicornis)的粪便进行了比较,后者的繁殖能力很好。白犀牛粪便中含有被称为植物雌激素的化学物质,这种化学物质存在于大豆和苜蓿等植物中,并会影响女性生殖激素。因为这两种犀牛都吃相同的饮食,所以研究人员怀疑2他们的肠道微生物可能以不同的方式分解植物雌激素。
为了对此进行测试,动物园工作人员将雌性白犀牛的饮食改为植物性雌激素含量低的草丸。在两年之内,两名从未成功繁殖的雌性怀孕。他们继续生下健康的小牛。圣地亚哥动物园的分子生物学家坎迪斯·威廉姆斯(Candace Williams)说,该设施现在正在向其所有犀牛喂食草屑颗粒,那里的研究人员正在与其他动物园的同事讨论它们的成功。
威廉姆斯和她的同事们现在正在尝试找出可能导致这种转变的细菌,并比较南非圈养犀牛和野生犀牛的微生物群。威廉姆斯说:“在动物园环境中,人们对生活在这些神奇动物中的微生物没有太多的考虑。”
Dearing说,随着DNA测序技术的不断发展,这种情况可能会发生变化,并使研究人员更容易发现动物微生物组的组成。她预测,这样的测试将揭示出更多的动物微生物群实例,从而影响其在野外生存的能力。她说:“认为这比我们能够记录的更为普遍。”“直到最近,我们才拥有执行此操作的工具。” / p>
自然558,173-174(2018)