热带淡水鱼类肠道微生物组的季节与空间动态：哥斯达黎加Penas Blancas河流域Astyanax aeneus和Brycon costaricensis的启示

本研究针对新热带淡水鱼类肠道微生物组研究空白，以Astyanax aeneus和Brycon costaricensis为模型，通过16S rRNA基因测序分析Penas Blancas河流域6个站点干湿季微生物组成。研究发现两物种微生物组成高度相似（以Cetobacterium、Clostridium、Romboutsia和Plesiomonas为优势菌属），但A. aeneus微生物网络连通性更高且对季节/空间变化更敏感，其功能预测显示污染物降解通路富集，表明其作为水体生物指示剂的潜力。研究为热带河流生态系统健康评估提供了微生物学依据。

　　

在热带淡水生态系统中，鱼类肠道微生物组扮演着营养吸收、免疫调节和疾病抵抗的关键角色，然而对新热带地区特有鱼类的微生物群落认知仍存在巨大空白。尤其随着人类活动加剧，河流生态系统面临农业污染、水利工程和气候变化等多重压力，亟需通过生物指示物种监测环境变化。Astyanax aeneus（霓虹灯鱼）和Brycon costaricensis（哥斯达黎加鲑鲤）作为中美洲河流的代表性物种，前者因能富集重金属而被用于环境监测，后者则对流域森林覆盖变化敏感，但两者的肠道微生物动态从未被系统研究。

为解析这两种鱼类微生物组的时空变化规律及其环境响应机制，Manuel Cortez-Martinez等研究人员在《BMC Microbiology》发表了题为“Seasonal and spatial dynamics of the intestinal microbiome in tropical freshwater fish”的研究论文。团队于2022-2023年间在哥斯达黎加Penas Blancas河流域的6个站点（包括上游儿童永恒雨林、中游水坝区及下游农业影响区）分干季、雨季和过渡季采集165尾样本，取肠道内容物进行16S rRNA V4区扩增子测序，通过DADA2解析扩增序列变异（ASV），使用SILVA数据库进行物种注释，并采用加权UniFrac距离、PERMANOVA和网络分析（NetCoMi包）比较群落结构差异，同时借助PICRUSt2预测功能潜能。

主要研究结果如下：

细菌群落组成与多样性分析

两物种肠道微生物均以厚壁菌门（Firmicutes）、梭杆菌门（Fusobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteriota）为主导，优势属为Cetobacterium（维生素B₁₂生产者）、Clostridium sensu stricto 1、Romboutsia和Plesiomonas。尽管α多样性（Shannon指数）仅在坝址处B. costaricensis显著更高，两物种间总体无显著差异。β多样性分析显示季节而非物种身份是驱动群落结构变化的主因（PERMANOVA, R²=0.084, p<0.01），雨季与干季样本显著分离。

时空动态与功能响应

A. aeneus微生物结构受站点和季节显著影响（PERMANOVA, p<0.05），而B. costaricensis则表现出更强稳定性。功能预测揭示A. aeneus中干旱季富集22条代谢通路（涉及氨基酸、碳水化合物和异生物质降解），且下游站点（ChA）与上游相比显著减少α-亚麻酸代谢和铁载体合成通路，提示营养与铁可利用性的地理差异。尤其值得注意的是，细胞色素P450（CYP）相关通路和己内酰胺降解通路在上游站点富集，暗示可能存在人为污染物暴露。

微生物互作网络差异

网络分析揭示两物种显著不同的互作模式：A. aeneus网络具有更低聚类系数（0.423）和模块性（0.727），但更短平均路径长度（2.662）和更多枢纽节点（12个 vs. 8个），包括Anaerocolumna、Bradyrhizobium和Clostridium等关键属。其菌群呈现高度互联但分化程度低的特征，可能更易受环境扰动；而B. costaricensis网络则显示更高模块化和枢纽节点介数中心性，结构更稳定。

研究结论与意义

本研究首次系统揭示热带淡水鱼类肠道微生物组受季节水文变化和空间环境梯度的强烈调控，尽管食性相似的近缘物种具有保守的核心菌群，但其对环境应激的响应策略存在显著差异。A. aeneus微生物网络的高连通性和功能可塑性使其成为潜在的水质生物指示器，尤其对异生物质暴露具有预警价值；而B. costaricensis的群落稳定性则反映了其对原生栖息地的适应优势。研究成果为利用微生物组指标监测热带河流生态健康提供了理论基础，同时强调在保护实践中需考虑物种特异性的微生物响应模式。未来研究需结合宏基因组学和代谢组学验证功能预测，并深入解析微生物-宿主-污染物互作机制。