在水生動(dòng)物中，腸道微生物群落結(jié)構(gòu)隨著宿主發(fā)育和生存環(huán)境而發(fā)生變遷，理解環(huán)境影響水生動(dòng)物腸道微生物的機(jī)制對(duì)于評(píng)估和管理水生態(tài)系統(tǒng)健康至關(guān)重要。
中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所楊海樂(lè)博士等科研人員在研究中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江野生魚類腸道內(nèi)微生物主要來(lái)自與魚類食性相關(guān)的環(huán)境微生物，大多只是匆匆過(guò)客（暫住者），和宿主形成穩(wěn)定適應(yīng)的常住者占比很低。2022年2月17日，相關(guān)研究成果以論文形式發(fā)表在微生物期刊Front Microbiol上。
為了能夠系統(tǒng)理解腸道微生物和環(huán)境微生物之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，長(zhǎng)江所科研人員提出了一個(gè)簡(jiǎn)化的框架來(lái)描述腸道微生物的定殖和動(dòng)態(tài)：水生動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育早期，環(huán)境微生物隨水體環(huán)境和餌料一起通過(guò)攝食過(guò)程進(jìn)入腸道。隨著個(gè)體發(fā)育和免疫系統(tǒng)建立，一小部分進(jìn)入腸道的微生物和宿主之間逐漸建立協(xié)同平衡形成腸道微生物定居者，而大部分進(jìn)入腸道的環(huán)境微生物只是匆匆過(guò)客，受腸道內(nèi)環(huán)境及免疫過(guò)程的過(guò)濾而消失或在腸道微生物群落動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)演替中消失。因而在成年個(gè)體腸道中，微生物是由不斷進(jìn)入腸道的環(huán)境微生物和已定居腸道的微生物組成（圖1）。

圖1 水生生物腸道微生物定殖和動(dòng)態(tài)的簡(jiǎn)化框架模型

為了量化環(huán)境微生物在野生魚類腸道的定殖狀況，長(zhǎng)江所科研人員利用16S rRNA基因擴(kuò)增子測(cè)序，對(duì)長(zhǎng)江武漢段水體環(huán)境微生物和10種野生魚類（粗唇鮠、長(zhǎng)吻鮠、瓦氏黃顙魚、鲇、鱖、短頜鱭、鰱、鳙、銅魚、銀鲴）的腸道微生物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，量化環(huán)境微生物和腸道內(nèi)微生物之間的關(guān)系。結(jié)果確認(rèn)，在大多數(shù)個(gè)體中，近80%的腸道微生物（OTU水平）和水體環(huán)境微生物相同（除了鱖和短頜鱭偏低，約74%）。在約80%的個(gè)體中，95%以上的腸道微生物物種（和OTU）屬于過(guò)客類型的。在魚類物種水平，99%以上的引入腸道的微生物物種（和OTU）是過(guò)客。水體環(huán)境微生物中近79%OTUs和89%物種可以被引入魚類腸道。受臨時(shí)微生物引入的驅(qū)動(dòng)，具有相似棲息生境和食性的魚類具有相似的腸道微生物群落（圖2）。這也就是說(shuō)，對(duì)于成年魚類，腸道內(nèi)大多數(shù)微生物都是匆匆過(guò)客，主要來(lái)自與魚類食性相關(guān)的環(huán)境微生物。論文作者建議進(jìn)一步研究可以探討通過(guò)環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)和管理來(lái)推進(jìn)水生動(dòng)物更好保護(hù)的方法和機(jī)制。

圖2 基于不同魚類組腸道微生物群落組成前200構(gòu)建的群落熱圖
Leiocassis crassilabris (L.C.), Leiocassis longirostris (L.L.), Pelteobagrus vachelli (P.V.), Silurus asotus (S.A.), Hypophthalmichthys molitrix (H.M.), Aristichthys nobilis (A.N.), Coreius heterodon (C.H.), Xenocypris argentea (X.A.), Siniperca chuatsi (S.C.), Coilia brachygnathus (C.B.), water environment sample group at the Wuhan transect of the Yangtze River (WHW)

由于受各種因素的影響，以及種間差異和個(gè)體差異的存在，該研究中的定量可能具有一定的時(shí)空局限性。論文作者希望有關(guān)科研人員開展更多的具有可比性的研究，來(lái)勾勒出腸道微生物菌群和環(huán)境微生物菌群之間的量化關(guān)系。
該論文題目為《Quantifying the colonization of environmental microbes in the fish gut: A case study of wild fish populations in the Yangtze River》，相關(guān)鏈接為https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2021.828409/full。