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鸟类和蝙蝠拥有奇特、有限的微生物群——这可能与飞行有关

大多数哺乳动物都有特异于宿主的微生物组——除了蝙蝠。这是它们与其他更羽毛丰满的飞行者共有的特征。

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蝙蝠的微生物组比其他哺乳动物小得多,科学家认为这可能与飞行有关。图片来源:Rudmer Zwerver/Shutterstock

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如果你查看几乎任何哺乳动物的粪便并观察其细菌,很有可能你能分辨出它是来自熊、猫还是灵长类动物。这是因为哺乳动物的微生物组相当特异于它们的宿主。

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但新的研究发现,这个规则有一个例外:蝙蝠。蝙蝠的微生物组并不具有鲜明的蝙蝠特征。事实上,与其他哺乳动物相比,它们的微生物组要少得多。

奇怪的是,同样的情况也适用于鸟类,这种相似性可能表明飞行的进化会影响动物肠道中储存的微生物种类和数量,根据发表在mBio上的论文。这种鸟类-蝙蝠的联系让研究人员质疑原因,以及肠道细菌是否对所有生物都真正重要。

谁的粪便是谁的?

在哺乳动物中,肠道微生物组的作用从吸收营养到抵御疾病,无所不包。关系更近的物种——比如灰熊和黑熊——它们的微生物组可能比关系较远的物种——比如灰熊和大象——更相似。然而,不同动物是如何拥有其特定的微生物群落的,这一点尚不清楚。

微生物学家乔恩·桑德斯(Jon Sanders),当时在加州大学圣地亚哥分校,和他的同事们想了解这些多样化的微生物组的模式。于是,该团队分析了约900个不同物种的肠道细菌,汇集了来自数据库、博物馆收藏、动物园以及野生动物的肠道和粪便样本。

桑德斯说,从一开始,“飞行可能会影响动物微生物组”的想法“有点异想天开”。他现在已调到康奈尔大学。但数据显示,在蝙蝠种类中,它们的微生物组比其他动物群体更具变异性。

蝙蝠没有自己独特的细菌种类组合,而且它们的肠道细菌种类和数量通常比其他哺乳动物少。更重要的是,它们缺乏独特的菌群,使得这些有毛的飞行者的肠道比它们的哺乳动物同类更像鸟类。

为了更轻盈而抛弃?

桑德斯和他的团队认为,鸟类和蝙蝠的微生物组如此有限且分散,可能有几个原因。这两种生物的消化道都很短,而且速度很快。桑德斯说,也许它们的肠道非常高效,以至于消化细菌的帮助不大。而且它们很多都吃昆虫,这种食物菜单可能不利于肠道细菌的繁衍。像食蚁兽这样的其他食虫哺乳动物也有不太明确的肠道菌群,这支持了这一可能性。

更少的肠道微生物也可能有助于飞行。“这些动物在减轻体重方面有深刻的进化适应,”桑德斯说。肠道细菌可能比你想象的要重。人类肠道一次携带大约一磅细菌,而在其他动物中,肠道细菌占总重量的比例更高。例如,如果我们的肠道细菌像牛一样多,我们将携带近40磅的微生物组,桑德斯说。这足以拖慢速度,所以对鸟类和蝙蝠来说,尽可能减少肠道细菌可能是值得的。

这些理论需要更多的研究来验证。接下来,桑德斯计划研究动物中不同肠道细菌的进化,并破译其中一些变异在体内起到的作用。桑德斯说,也许有一天,我们甚至可以了解到不同物种在生长其微生物组方面投入了多少能量。“这将帮助我们确定正在发生什么以及为什么。”

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