动物进化适应与濒危物种保护学科组在藏野驴肠道菌群宏基因组研究中取得新进展

　　

　　迁地保护是除就地保护之外对濒危野生动物保护的另一种主要方式，动物园作为迁地保护的重要场所，属于典型的人工圈养环境，在该环境中，人工对圈舍消毒灭菌，为动物提供丰富的食物，也会使用抗生素治疗一些疾病。研究表明，圈养的生存环境会破坏野生动物原有的肠道微生态平衡，影响肠道微生物的组成和传播，甚至会导致某些肠道微生物的丧失或灭绝。因此，为了更好地对野生动物进行迁地保护，有必要对动物肠道菌群的多样性和脆弱性进行深入了解。

　　中国科学院西北高原生物研究所动物进化适应与濒危物种保护学科组以野生和动物园的藏野驴为研究对象，对其粪便样品进行宏基因组测序，明晰不同环境下藏野驴肠道菌群的组成；通过KEGG数据库和CAZy数据库掌握肠道菌群的功能；结合抗性基因和核心菌群（属水平）的共生网络，阐述不同的生存环境对藏野驴肠道菌群的影响，并探讨这种影响产生的原因和意义。结果表明：较圈养个体，野生藏野驴的优势肠道菌门中的拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度显著增加，与此同时，在level 1 和level 2水平上，大多数碳水化合物活性酶的种类及丰度显著增强，这些变化有利于消化并利用禾本科、莎草科和菊科等植食性食物。野外食物组成及营养成分存在季节变化，野生藏野驴肠道菌群也会随之发生变化，冬季食物中纤维素等成分增加，藏野驴肠道菌群中的厚壁菌门与拟杆菌门丰度比值（F/B）显著降低，各项代谢功能增强，核心菌群（属水平）的共生网络更加复杂，肠道菌群组成及丰度的可塑性对野生藏野驴适应环境具有重要作用。

　　圈养藏野驴的食物除了燕麦草外，动物园还会提供精料，这些食物中含有较高比例的粗蛋白、碳水化合物和能量，为了更好地利用这些营养物质，圈养藏野驴肠道菌群中的厚壁菌门（Firmicutes）较野外显著增加，在level 2水平上表现为各种代谢功能显著增强。由于长期提供同样的食物，圈养藏野驴肠道菌群的F/B值在季节间并没有显著差异。我们认为，相对稳定的环境及固定的食物使得藏野驴肠道微生物不再根据环境变化而做出显著调整。潜在致病菌分析和抗性基因结果表明，圈养藏野驴潜在致病菌和抗性基因的种类及丰度高于野生群，圈养藏野驴本就面临潜在的致病风险，在多种抗生素和药物的作用下，圈养藏野驴肠道菌群的耐药性选择压力增加，在影响体内耐药微生物组的组成和丰度的同时，也使得疾病的治疗将变得越来越困难。

　　总体来说，迁地保护对野生动物保护效果明显，但潜在的影响也值得思考和注意。在迁地保护中，建议通过改善食物配比，减少抗生素等药物的使用，及时清理动物粪便，减少致病菌的交叉传播，定期监测野生的粪便中潜在致病菌的丰度等措施，改善并增强圈养野生动物肠道菌群的稳定性，以达到长期保护野生动物的目的。

　　研究论文Effects of ex situ conservation on diversity and function of the gut microbiota of the Tibetan wild ass (Equus kiang)发表在Integrative Zoology（中科院一区）。特别研究助理高红梅为第一作者，张同作研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA23060602）、青海省科技计划（2021-ZJ-951Q）、中国科学院青海省人民政府三江源国家公园联合研究专项（LHZX-2020-01）等项目的支持。学科组依托中科院高原生物适应与进化重点实验室和青海省动物生态基因组学重点实验室。

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图1（a）不同环境下藏野驴肠道菌群基因数目花瓣图；在门水平（b）和属水平（c）上，藏野驴肠道菌群相对物种丰度直方图；（d） F/B值的分析

图2 不同环境及季节下藏野驴肠道菌群核心菌群（属水平）的共生网络图