近期(qi)，動物生(sheng)態專(zhuan)業委(wei)員會委(wei)員、中(zhong)國科學院西北(bei)高原(yuan)生(sheng)物研(yan)究所張同作研(yan)究員團隊以中(zhong)國境內奇(qi)蹄(ti)目（Perissodactyla）和鯨偶蹄(ti)目（Cetartiodactyla）的(de)17個(ge)(ge)常見有(you)蹄(ti)類(lei)物種為研(yan)究對(dui)象，通過(guo)大(da)規模宏基因(yin)組(zu)測序和組(zu)裝(zhuang)、分(fen)箱和注釋(shi)，成(cheng)功構建了中(zhong)國典型(xing)有(you)蹄(ti)類(lei)物種的(de)腸道(dao)微生(sheng)物宏基因(yin)組(zu)圖譜，其中(zhong)共獲得131,416個(ge)(ge)宏基因(yin)組(zu)組(zu)裝(zhuang)基因(yin)組(zu)（MAGs），包含22,998個(ge)(ge)高質量MAGs和11,175個(ge)(ge)菌種水平基因(yin)組(zu)（SGBs），且(qie)60%左(zuo)右的(de)SGBs為首次(ci)報道(dao)。

本研究不(bu)僅進一(yi)步闡明了腸(chang)道微生物群(qun)的(de)(de)功(gong)能基因、基因組結構變異和進化模式之間(jian)的(de)(de)關系，更深入地(di)揭示(shi)了高原有蹄(ti)類動物及(ji)其腸(chang)道微生物群(qun)對惡劣(lie)高原環境的(de)(de)協(xie)同適(shi)應(ying)機制，為理(li)解腸(chang)道微生物功(gong)能和遺傳演(yan)化及(ji)其與宿主之間(jian)相互(hu)作用及(ji)共同適(shi)應(ying)環境提供(gong)了新視角(jiao)。

本研究的宏基因組測序和(he)部(bu)分(fen)結果(guo)分(fen)析由上海派森諾生(sheng)物科技股份(fen)有限公司完成。

圖1 | 本研究中(zhong)17種(zhong)常見有蹄類動物的(de)分(fen)布情況

研(yan)究背景

有(you)(you)蹄類動物在(zai)生(sheng)(sheng)存和(he)(he)(he)繁殖過程中(zhong)，主要通過腸(chang)(chang)道(dao)微生(sheng)(sheng)物群發(fa)酵合成(cheng)的(de)(de)短鏈脂肪酸(suan)（SCFAs）和(he)(he)(he)揮發(fa)性脂肪酸(suan)（VFAs）等(deng)代(dai)謝產物滿足能量(liang)需求。與平(ping)原近(jin)緣(yuan)種(zhong)相比，生(sheng)(sheng)活在(zai)高原的(de)(de)動物通常需要更多(duo)的(de)(de)能量(liang)來適應(ying)高原缺氧(yang)、低溫、強紫外線的(de)(de)極端氣(qi)候。其中(zhong)，瘤胃腸(chang)(chang)道(dao)微生(sheng)(sheng)物群中(zhong)的(de)(de)碳(tan)水化合物活性酶（CAZymes）不僅(jin)參與多(duo)糖和(he)(he)(he)單糖的(de)(de)轉化，對SCFAs/VFAs的(de)(de)產生(sheng)(sheng)也有(you)(you)重要貢(gong)獻。已有(you)(you)研究指(zhi)出，高原有(you)(you)蹄類動物如藏(zang)羚、藏(zang)野(ye)驢和(he)(he)(he)野(ye)牦牛相對于其它平(ping)原近(jin)緣(yuan)種(zhong)，其腸(chang)(chang)道(dao)微生(sheng)(sheng)物具有(you)(you)較高的(de)(de)SCFAs合成(cheng)效率，可能歸因于它們獨特的(de)(de)腸(chang)(chang)道(dao)微生(sheng)(sheng)物群落組(zu)成(cheng)，但具體的(de)(de)遺(yi)傳特征尚不明確。

猜 想

與平原(yuan)(yuan)近緣種(zhong)相比，高(gao)原(yuan)(yuan)有(you)蹄類動物(wu)(wu)(wu)腸道(dao)(dao)(dao)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)中(zhong)觀(guan)察到的高(gao)SCFA/VFA生(sheng)(sheng)產(chan)效率(lv)表型(xing)，可能(neng)與它們(men)一些(xie)(xie)核(he)心(xin)的SCFA/VFA產(chan)生(sheng)(sheng)腸道(dao)(dao)(dao)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)物(wu)(wu)(wu)種(zhong)中(zhong)較(jiao)高(gao)CAZyme豐(feng)度的趨(qu)同進化(hua)有(you)關(guan)。具(ju)體來說與三(san)個潛在(zai)(zai)因(yin)(yin)素(su)有(you)關(guan)：第(di)一，高(gao)原(yuan)(yuan)宿主中(zhong)一些(xie)(xie)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)CAZyme活(huo)性的核(he)心(xin)腸道(dao)(dao)(dao)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)豐(feng)度較(jiao)高(gao)；第(di)二，高(gao)原(yuan)(yuan)宿主中(zhong)一些(xie)(xie)核(he)心(xin)腸道(dao)(dao)(dao)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)存在(zai)(zai)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)CAZyme編碼基因(yin)(yin)的適應性基因(yin)(yin)組(zu)結構(gou)變異(yi)（SVs）；第(di)三(san)，高(gao)原(yuan)(yuan)宿主通過(guo)其他具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)CAZyme編碼基因(yin)(yin)的進化(hua)和物(wu)(wu)(wu)種(zhong)形成(cheng)模式(shi)建立了獨特的腸道(dao)(dao)(dao)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)。

實驗設計

研究背景(jing)

圖2 | 17種有蹄類(lei)動物腸(chang)道微生(sheng)物群中的基因組(zu)組(zu)裝(zhuang)結果

17 種常見(jian)有(you)蹄類動(dong)物的分布及(ji)生存(cun)狀況(kuang)

針對去(qu)除宿主(zhu)后的(de)高質(zhi)量(liang)序列進行組裝(zhuang)和(he)分(fen)類，生成131,416個MAGs。按照(zhao)完整(zheng)性(xing)(xing)和(he)污(wu)染(ran)度劃(hua)分(fen)為88,343個低(di)質(zhi)量(liang)MAGs（完整(zheng)性(xing)(xing)<50%或污(wu)染(ran)度≥5%）、20,075個中等質(zhi)量(liang)MAGs（完整(zheng)性(xing)(xing)≥50%且(qie)污(wu)染(ran)度<5%）和(he)22,998個高質(zhi)量(liang)MAGs（完整(zheng)性(xing)(xing)≥80%且(qie)污(wu)染(ran)度&lt;5%）（圖(tu)2a）。隨后使用spearman相關(guan)性(xing)(xing)系數(shu)評估MAGs豐度與完整(zheng)性(xing)(xing)之間的(de)相關(guan)性(xing)(xing)。結果(guo)顯示，MAGs豐度與完整(zheng)性(xing)(xing)之間呈正相關(guan)關(guan)系（圖(tu)2c）。

使用dRep分(fen)別在菌(jun)(jun)株水(shui)平和(he)(he)種水(shui)平對(dui)每種有(you)蹄類動(dong)物腸道微(wei)生物群中的(de)高(gao)質量MAGs進行去(qu)重，對(dui)獲得的(de)SGBs根(gen)據GTDB-Tk的(de)分(fen)類進一(yi)步劃分(fen)已(yi)知(zhi)SGBs（kSGBs）和(he)(he)未知(zhi)SGBs（uSGBs）（圖2b），并(bing)將合并(bing)后的(de)全部SGBs去(qu)冗余（ANI≤95%），最終得到一(yi)組8489個(ge)非(fei)冗余物種級基因組箱SGBs。這些非(fei)冗余SGBs涵蓋2個(ge)界、29個(ge)門(men)、42個(ge)綱、102個(ge)目、230個(ge)科和(he)(he)1061個(ge)屬(shu)。其中，界水(shui)平主(zhu)要(yao)為細菌(jun)(jun)（8387 SGBs），門(men)水(shui)平主(zhu)要(yao)為厚壁菌(jun)(jun)門(men)（Bacillota，4363 SGBs）和(he)(he)擬桿菌(jun)(jun)門(men)（Bacteroidota，2206 SGBs）（圖2d）。

圖3 | 高原和平(ping)原有蹄類動物MAGs中CAZYmes和結構變異(yi)（SVs）的驗(yan)證(zheng)、特征描述及功能(neng)相(xiang)關(guan)性

高原(yuan)有蹄類動物腸道微生物組結構變異SVs與(yu)CAZymes基(ji)因豐度升高的(de)關系(xi)

使用dbCAN2注釋(shi)contigs中(zhong)的CAZymes并(bing)統計非冗余(yu)相對基因豐度。從結果看，高原有蹄(ti)類動物腸道微(wei)生物組(zu)中(zhong)CAZymes的相對豐度均(jun)高于其它(ta)低地(di)同(tong)類（圖3a）。

然后注(zhu)釋所(suo)有11,175個SGBs中(zhong)的(de)CAZymes，發現(xian)在高(gao)(gao)原宿主中(zhong)，SGB相對豐(feng)度(du)和CAZyme基因密度(du)均(jun)最高(gao)(gao)的(de)屬（如(ru)隱(yin)桿菌屬和普氏菌屬），其比例(li)并非總是高(gao)(gao)于平原近種（圖3b）。因此，高(gao)(gao)原有蹄(ti)類動物腸道中(zhong)產(chan)SCFA/VFA且(qie)具較(jiao)高(gao)(gao)CAZyme基因密度(du)的(de)豐(feng)度(du)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)微生(sheng)物群可能并不是高(gao)(gao)效產(chan)生(sheng) SCFA/VFA 表型的(de)主導因素。

為(wei)了進一步研究高(gao)原宿主腸(chang)道微生物(wu)(wu)組(zu)中CAZymes基因(yin)豐度較(jiao)高(gao)的(de)可能因(yin)素(su)，通過(guo)比較(jiao)上述過(guo)程中生成的(de)每個物(wu)(wu)種簇中的(de)MAGs來(lai)檢測結構(gou)變異（SVs），包括插(cha)入、缺失(shi)、重復(fu)、易位等（圖3c）。鑒定結果顯示84.98%的(de)SVs為(wei)插(cha)入（88,256個；41.35%）和缺失(shi)（93,142個；43.63%）（圖3d），這可能是導致腸(chang)道微生物(wu)(wu)組(zu)功能基因(yin)得失(shi)的(de)因(yin)素(su)之一。

基于(yu)這(zhe)部分數據，利用KEGG數據庫對與(yu)插入和缺失(shi)相(xiang)關(guan)的(de)功能基因進行(xing)通(tong)路(lu)(lu)富集(ji)分析，并分別分析受影響(xiang)(xiang)的(de)top15通(tong)路(lu)(lu)（圖(tu)3e），發(fa)現受影響(xiang)(xiang)最(zui)大的(de)KEGG通(tong)路(lu)(lu)主(zhu)要與(yu)能量代謝相(xiang)關(guan)（8個通(tong)路(lu)(lu)），如(ru)“脂肪酸生物合成”、“聚酮糖(tang)單元生物合成”等（圖(tu)3e）；其他(ta)通(tong)路(lu)(lu)主(zhu)要涉(she)及分子運輸、細胞防(fang)御和信號(hao)轉(zhuan)導（圖(tu)3e）。但(dan)缺失(shi)SVs受影響(xiang)(xiang)最(zui)大的(de)KEGG通(tong)路(lu)(lu)并未呈現出與(yu)插入SVs中相(xiang)似的(de)富集(ji)模(mo)式(shi)。

已有研(yan)究表明，微生物組基(ji)(ji)(ji)因組中(zhong)的SVs通常與(yu)CAZYme等功能基(ji)(ji)(ji)因的獲得和(he)(he)丟(diu)失有關(guan)，所以接下(xia)來對(dui)CAZymes相(xiang)關(guan)的插入(ru)和(he)(he)刪除進行研(yan)究。數據顯示對(dui)于(yu)高原(yuan)(yuan)和(he)(he)低地宿主中(zhong)普遍存在(zai)的腸道菌(jun)(jun)群菌(jun)(jun)株（特別是隱桿(gan)菌(jun)(jun)屬），由(you)于(yu)其(qi)基(ji)(ji)(ji)因組中(zhong)存在(zai)插入(ru)結(jie)構變異，高原(yuan)(yuan)個體(ti)的基(ji)(ji)(ji)因組比低地個體(ti)獲得更多的CAZymes。

最后，我們使用(yong)gutSMASH將所(suo)有(you)與(yu)插(cha)入和(he)缺失相(xiang)關(guan)的(de)功(gong)能(neng)基因（包括CAZymes）重新(xin)映射到一個包含41種(zhong)不同已(yi)知通路的(de)數(shu)據庫中(zhong)，以分析(xi)涉(she)及(ji)的(de)主要(yao)代謝基因簇（MGCs），并選取瘤胃腸道微生(sheng)物(wu)組中(zhong)參(can)與(yu)SCFAs/VFAs生(sheng)產的(de)14種(zhong)關(guan)鍵酶進行分析(xi)，結果顯示(shi)與(yu)平(ping)原有(you)蹄類動物(wu)相(xiang)比，高(gao)原有(you)蹄類動物(wu)中(zhong)大(da)多(duo)數(shu)用(yong)于SCFAs/VFAs生(sheng)產的(de)關(guan)鍵酶表現(xian)出(chu)更高(gao)豐度(du)。

圖(tu)4 | 腸道微生物(wu)組與其有蹄類宿主的協同進化關系

高原(yuan)有蹄類(lei)動物腸道微生物群的廣泛(fan)獨(du)立(li)快速分(fen)化(hua)

除了(le)在高原和平原有蹄類動(dong)物中普遍存在的(de)腸道菌群(qun)在能量(liang)代謝方面表現(xian)出基(ji)因(yin)組(zu)差(cha)異外(wai)，我(wo)們還推斷高原有蹄類動(dong)物中可(ke)能存在一些獨(du)特的(de)腸道菌群(qun)，它們也(ye)可(ke)能具有適應性的(de)基(ji)因(yin)組(zu)特征。

故先(xian)構建17種(zhong)有蹄類動物的(de)最大(da)似(si)然(ran)樹（圖(tu)4a），并(bing)計(ji)算腸道(dao)微生物群(qun)及其宿(su)主的(de)寄生距離矩(ju)陣，此外，eMPRess軟件在宿(su)主 - SGB關系(xi)中(zhong)于0.01水(shui)平上否(fou)定了隨(sui)機形成的(de)零(ling)假設（p = 0.004975）（圖(tu)4b）。因此從整體(ti)看，這些非冗(rong)余SGBs與(yu)其宿(su)主是(shi)協同進化的(de)。

接(jie)著(zhu)ParaFit H - S鏈(lian)接(jie)模型(xing)測試結果表明，5095個非冗(rong)余(yu)SGBs與其宿(su)主表現出(chu)顯著(zhu)的(de)(de)(de)協同(tong)進(jin)化關系(xi)，而(er)其余(yu)的(de)(de)(de)3394個非冗(rong)余(yu)的(de)(de)(de)sgb與它們的(de)(de)(de)宿(su)主沒有(you)共同(tong)進(jin)化，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)是，在未協同(tong)進(jin)化的(de)(de)(de)非冗(rong)余(yu)SGBs中(zhong)，大(da)部分(fen)都屬(shu)(shu)于(yu)隱(yin)(yin)桿(gan)(gan)菌(jun)屬(shu)(shu)（圖(tu)4d、e）。因此，大(da)量來自高(gao)原(yuan)(yuan)宿(su)主的(de)(de)(de)未協同(tong)進(jin)化的(de)(de)(de)物(wu)(wu)種水平基因組分(fen)箱（SGBs）被識別出(chu)來，并且一些腸道微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)群(qun)落正在經歷獨(du)立的(de)(de)(de)快(kuai)速進(jin)化和物(wu)(wu)種形成(cheng)過(guo)程。其中(zhong)隱(yin)(yin)桿(gan)(gan)菌(jun)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)腸道微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)組不僅表現出(chu)導致獲取更(geng)多CAZymes的(de)(de)(de)結構(gou)變異，而(er)且還(huan)呈現出(chu)獨(du)特(te)的(de)(de)(de)進(jin)化和物(wu)(wu)種形成(cheng)模式。因此，對該屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)所有(you)SGBs的(de)(de)(de)系(xi)統發育樹進(jin)行了重(zhong)建和可(ke)視化（圖(tu)4f和補充(chong)圖(tu)7），從隱(yin)(yin)桿(gan)(gan)菌(jun)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)樹中(zhong)觀察(cha)到，紅(hong)點框內(nei)的(de)(de)(de)SGBs（歸為分(fen)支1）主要(yao)來自高(gao)原(yuan)(yuan)宿(su)主，并且與紅(hong)點框外的(de)(de)(de)SGBs（歸為分(fen)支2）相比，其分(fen)支長度更(geng)短(duan)（圖(tu)4c、f）。

此(ci)外，分(fen)(fen)(fen)(fen)別使(shi)用ParaFit、PACo和(he)eMPRess確認了(le)SGBs與(yu)其宿主之間的(de)(de)(de)(de)協(xie)同進化關系(xi)。具體(ti)如下：首(shou)先使(shi)用ParaFit H - S鏈(lian)(lian)接(jie)模型確定隱桿(gan)菌屬中(zhong)(zhong)每(mei)個H - S鏈(lian)(lian)接(jie)的(de)(de)(de)(de)p值（圖(tu)4g），分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)1中(zhong)(zhong)每(mei)個H - S鏈(lian)(lian)接(jie)的(de)(de)(de)(de)p值通常(chang)≥0.05，而分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)2中(zhong)(zhong)通常(chang) < 0.05（圖(tu)4f）。隨后，基于該系(xi)統發育樹，對分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)1和(he)分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)2中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)SGBs到(dao)根(gen)物(wu)種(zhong)水平基因組分(fen)(fen)(fen)(fen)箱分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)（EQK.GHM.031_bin.100）的(de)(de)(de)(de)平均相(xiang)對p-distance進行分(fen)(fen)(fen)(fen)析，結果(guo)顯示分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)1中(zhong)(zhong)SGBs的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對平均p -distance明顯比分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)2中(zhong)(zhong)更近(jin)，與(yu)所(suo)有SGBs的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)析結果(guo)一致（圖(tu)4c）。接(jie)著(zhu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別重(zhong)建分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)1和(he)分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)2中(zhong)(zhong)SGBs的(de)(de)(de)(de)系(xi)統發育關系(xi)（圖(tu)4f），在(zai)(zai)分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)2中(zhong)(zhong)檢測到(dao)了(le)協(xie)同進化關系(xi)（圖(tu)4h），但在(zai)(zai)分(fen)(fen)(fen)(fen)支(zhi)(zhi)1中(zhong)(zhong)未檢測到(dao)（圖(tu)4g）。也就是說(shuo)，在(zai)(zai)高原有蹄類動物(wu)的(de)(de)(de)(de)腸道微生物(wu)組中(zhong)(zhong)，尤其是在(zai)(zai)隱桿(gan)菌屬（Crypto-bacteroides）的(de)(de)(de)(de)SGBs中(zhong)(zhong)，檢測到(dao)了(le)廣泛(fan)的(de)(de)(de)(de)獨(du)立快(kuai)速(su)物(wu)種(zhong)形成(cheng)現象。

圖5 | 分支1和分支2的SGBs中(zhong)的基因組特征及初級代謝基因簇（MGCs）

隱桿菌屬分支1中的新型(xing)腸(chang)道微生物組物種(zhong)在短鏈脂肪酸產生方面顯示出更高的潛在能(neng)力

為了(le)深入(ru)研(yan)究隱(yin)桿菌屬(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)支1內(nei)SGBs的(de)(de)基(ji)(ji)因組特征，重(zhong)點研(yan)究了(le)去重(zhong)后(hou)生成346個非冗余SGBs。根據GTDB-TK的(de)(de)注(zhu)釋(shi)，分(fen)(fen)(fen)(fen)支1中(zhong)(zhong)76.52%的(de)(de)SGBs被歸類為未(wei)知SGBs，這一比例高(gao)于分(fen)(fen)(fen)(fen)支2（58.44%；圖(tu)5a）。隨后(hou)CAZymes注(zhu)釋(shi)結果顯示分(fen)(fen)(fen)(fen)支1中(zhong)(zhong)CAZymes的(de)(de)基(ji)(ji)因密度(du)顯著高(gao)于分(fen)(fen)(fen)(fen)支2（圖(tu)5b）。隨后(hou)基(ji)(ji)于KEGG數據庫(ku)對SGBs內(nei)的(de)(de)基(ji)(ji)因進(jin)(jin)行(xing)注(zhu)釋(shi)，并篩選分(fen)(fen)(fen)(fen)支1中(zhong)(zhong)比分(fen)(fen)(fen)(fen)支2豐度(du)更(geng)高(gao)和分(fen)(fen)(fen)(fen)支2中(zhong)(zhong)比分(fen)(fen)(fen)(fen)支1豐度(du)更(geng)高(gao)的(de)(de)前5%基(ji)(ji)因進(jin)(jin)行(xing)KEGG通路功能富集分(fen)(fen)(fen)(fen)析（圖(tu)5c）。結果顯示，分(fen)(fen)(fen)(fen)支1中(zhong)(zhong)比分(fen)(fen)(fen)(fen)支2豐度(du)更(geng)高(gao)且具相同ko編(bian)號的(de)(de)基(ji)(ji)因主(zhu)要富集在(zai)(zai)能量代(dai)謝通路中(zhong)(zhong)，如“碳水化合物(wu)代(dai)謝”、“脂肪酸生物(wu)合成”等（圖(tu)5c）。然而，在(zai)(zai)分(fen)(fen)(fen)(fen)支2中(zhong)(zhong)比分(fen)(fen)(fen)(fen)支1豐度(du)更(geng)高(gao)的(de)(de)基(ji)(ji)因，并未(wei)觀察(cha)到(dao)類似模式(shi)。

使用gutSMASH檢(jian)測分(fen)支(zhi)(zhi)1和(he)分(fen)支(zhi)(zhi)2中(zhong)的(de)(de)主要代謝基因簇（MGCs）。結果顯示，分(fen)支(zhi)(zhi)1中(zhong)MGCs的(de)(de)比例(li)(li)(li)（每個SGB 5.41個MGCs）均(jun)高于(yu)分(fen)支(zhi)(zhi)2（每個SGB 3.88個MGCs；圖(tu)5d）。具體來說(shuo)，分(fen)支(zhi)(zhi)1和(he)分(fen)支(zhi)(zhi)2中(zhong)的(de)(de)MGCs都聚集在與丙酮酸(suan)異(yi)化以及乙酸(suan)和(he)丁酸(suan)生成相(xiang)關的(de)(de)SCFA通路(lu)中(zhong)，例(li)(li)(li)如“PROR II pathway”和(he)”porA pathway”（圖(tu)5d）。分(fen)支(zhi)(zhi)1中(zhong)編碼諸(zhu)如”fumarate to succinate”, “pyruvate to acetate and formate”, 和(he) “succinate to propionate” 等(deng)通路(lu)的(de)(de)SGBs比例(li)(li)(li)高于(yu)分(fen)支(zhi)(zhi)2，這(zhe)意味著分(fen)支(zhi)(zhi)1腸(chang)道(dao)微生物(wu)組中(zhong)短鏈脂肪酸(suan)（此處為乙酸(suan)、甲酸(suan)和(he)丙酸(suan)）的(de)(de)生產效率(lv)更高（圖(tu)5d、e）。

研究結論

本研(yan)究創建了一份關于中國常見有(you)蹄(ti)類(lei)動物(wu)腸道微生物(wu)群的(de)全(quan)面目(mu)錄。基于大(da)規模、高(gao)深度的(de)宏基因(yin)(yin)組(zu)測(ce)序，實驗(yan)觀察到高(gao)原(yuan)有(you)蹄(ti)類(lei)動物(wu)腸道微生物(wu)群中碳水(shui)化合物(wu)活性酶(mei)（CAZymes）的(de)高(gao)豐(feng)度廣泛(fan)趨同進化現象，與之相關的(de)兩個主要因(yin)(yin)素：（1）基因(yin)(yin)組(zu)結構變(bian)異導致(zhi)高(gao)原(yuan)有(you)蹄(ti)類(lei)動物(wu)核心腸道微生物(wu)群中CAZyme基因(yin)(yin)增加(jia)（2）獨特(te)的(de)腸道微生物(wu)物(wu)種，特(te)別是隱桿(gan)菌屬，由于經(jing)歷快速的(de)獨立進化和物(wu)種形成，導致(zhi)更高(gao)的(de)CAZyme基因(yin)(yin)密(mi)度。

總(zong)體來說(shuo)，本文的(de)發現為(wei)腸(chang)道微生物組的(de)基因組變異、進化(hua)(hua)和物種(zhong)分(fen)化(hua)(hua)提供了新見解(jie)，加深了我們對宿主及其(qi)腸(chang)道微生物組之(zhi)間共同適(shi)應的(de)理解(jie)。

原文引用

Xu B, Song P, Jiang F, et al. Large-scale metagenomic assembly provide new insights into the genetic evolution of gut microbiomes in plateau ungulates[J]. npj Biofilms and Microbiomes, 2024, 10(1): 120.

原文鏈接

//doi.org/10.1038/s41522-024-00597-3