在食肉动物肠道微生物群中发现意外的性别差异

最近的一项研究发现，雌性和雄性美洲水貂(Neovison vison)肠道中的微生物多样性存在巨大差异。这一发现表明，在食肉动物的肠道微生物群中存在着一种意想不到的性别差异，这对未来的野生动物研究具有深远的影响。

“这一发现令人惊讶，因为食肉动物的肠道非常短而简单，”该研究的合著者、北卡罗来纳州立大学应用生态学助理教授艾琳·麦肯尼说。“食肉动物的肠道比杂食动物和食草动物的肠道要短得多，也不那么弯曲，后者进化出了更复杂的肠道，以分解植物物质。事实上，食肉动物的肠道非常简单，这意味着免疫系统(男性和女性之间的免疫系统是不同的)影响微生物多样性的时间更少，但我们仍然看到这个物种的性别之间存在巨大差异。”

“实际上，这一发现对未来的研究设计至关重要，”该论文的第一作者、北密歇根大学(NMU)野生动物生态学助理教授戴安娜·拉弗蒂(Diana Lafferty)说。

这是因为食肉动物生态学家通常使用非侵入性技术获取样本，比如在野外工作中收集粪便或野生动物粪便。

“这意味着我们通常不知道产生粪便样本的动物是雄性还是雌性，”Lafferty说。“这一发现告诉我们，分析来自匿名样本的微生物群可能无法给我们准确的评估它们来自的群体。我们需要对粪便样本进行测试，以确定捐赠者的性别，以便将肠道微生物组数据置于背景中。”

野生动物研究人员对肠道微生物群落——动物胃和肠道中微生物生命的生态系统——感兴趣，因为研究和评估肠道微生物群落的多样性可以让研究人员深入了解动物的健康和福祉。

拉弗蒂说:“例如，它为我们提供了一种工具，可以用来更好地了解动物是如何应对环境变化的。”

但是由于野生动物生态学家，特别是食肉动物生态学家，经常依赖于分析野生动物的粪便样本，因此存在如何解释环境变量的问题，特别是时间和温度。换句话说，当室外天气炎热时，野生动物粪便中的微生物多样性会发生变化吗?如果科学家们立即捡起粪便，与五天后捡起粪便相比，他们在粪便中发现的微生物是否有所不同?

研究人员选择水貂作为模型食肉动物物种来研究这些问题，因为水貂可以被圈养，可以被喂食标准化的饮食，而且它们的肠道与其他食肉动物相似。

在这项研究中，研究人员研究了10只圈养的水貂——5只雄性和5只雌性。所有的水貂年龄大致相同，健康状况良好，被分开饲养，饮食相同。

研究人员从所有10只水貂身上提取了粪便样本。虽然立即从每只水貂的粪便中提取一个子样本用于微生物DNA提取，但每个样本的其余部分被分成两半，以便每只水貂的粪便可以受到两种不同的温度处理。一组样本存放在冰点以下，另一组样本存放在华氏70度。然后，研究人员每天对样本进行微生物DNA提取，持续五天，最终使研究人员能够确定每个样本中有什么种类的微生物，以及每种微生物的数量。

研究结果有两个出人意料之处。

第一个令人惊讶的是，时间和温度都没有导致粪便微生物群的显著变化。这对野生动物生物学家来说是个好消息。

麦肯尼说:“古老的粪便仍然足以准确地评估食肉动物的肠道微生物群。”

第二个令人惊讶的是，男性和女性样本之间存在显著差异。不仅在男性身上发现的细菌种类比在女性身上发现的要多，而且他们共有的细菌种类的丰度也不同。换句话说，当一个细菌物种在两性中都被发现时，该物种的总体种群在男性和女性之间往往存在巨大差异。

“我们可以推测这些差异意味着什么，但这只是推测，”麦肯尼说。“我只想说，这一发现提出了一些非常有趣的研究问题，我们想要探索。”

Lafferty说:“很多现有的微生物组工作都是关于杂食动物和食草动物的——我们对探索食肉动物的微生物组感到兴奋。”“我们认为食肉动物微生物群落可能很简单，但我们发现事实并非如此。”

参考

Lafferty DJR, Gillman SJ, Jeakle LK, Roell BJ, McKenney EA.水貂(Neovison vison)粪便微生物群落受性别、温度和排便后时间的影响。J哺乳动物。2022年1月7日在线发布:gyab140。doi:10.1093 / jmammal / gyab140

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