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Nature 新闻:“万能”的肠道微生物或许并不普遍,一些动物少了它们照样活

肠道微生物被视为一个特殊的“器官”。可想而知,人类和一些动物如果没有这一器官就无法健康生存。这些肠道居民分解食物,帮助我们对抗致病微生物。但最新的研究表明,一些物种,包括毛毛虫,没有肠道微生物也能正常生存。因而,科学家们猜想,肠道微生物可能并没有我们想象的那么普遍存在。

科罗拉多大学的进化生态学家 Tobin Hammer 通过对微生物的基因进行测序,研究了来自美洲的 124 种野生食叶毛毛虫的肠微生物。在 BioRxiv 服务器的预印本中,Hammer 及其研究团队并没有发现这些肠道居民。

这篇论文是最新一项未能在其他动物或昆虫物种中发现肠道微生物的研究。 Hammer 表示,研究人员发表这样的论文有一些麻烦,因为证明阴性结果是很困难的。

毛毛虫没有肠道微生物

传统的观点认为,食草动物,如牛,需要肠道微生物来分解植物细胞壁中的纤维。因为 Hammer 研究的所有毛毛虫都是食叶的,所以他认为这些毛毛虫也会拥有一个多元复杂的微生物群。

“但是不要忘记,毛毛虫不是迷你奶牛。”Hammer 说。当科学家从大型食草动物身上检查粪便时,发现微生物 DNA 比植物 DNA 多得多。但是在毛毛虫身上却出现相反的情况。Hammer 发现的为数不多的几种细菌和病毒似乎来自昆虫的食物和环境。

研究人员还测试了毛毛虫中的肠道微生物是否有助于它们以某种方式生存。他们孵出了 72 只烟草天蛾的幼虫(Manduca sexta),并用不同水平的抗生素消灭毛毛虫所携带的任何微生物。但这种处理对幼虫的健康或生存没有影响。

哈佛大学研究毛毛虫与细菌关系的生态学家 Melissa Whitaker 说,过去的研究也表明毛毛虫没有微生物。但这些研究只查看了少数的物种,Hammer 的研究报告了超过 100 种物种。以前的研究也没有关于毛毛虫中存在的微生物是否有益的实验数据。综合起来,Whitaker 认为,Hammer 的工作影响巨大。

“它们是数量最庞大的食草群体之一,”Whitaker 说。英国伦敦大学学院的一个项目估计,大约有 18 万只已知的毛虫品种。Whitaker 说:“如果它们不依赖于肠道的细菌来帮助他们消化,那么它们靠什么呢?” 这是一种完全不同的东西。非常迷人。”

Whitaker 认为像 Hammer 这样的结果比在文献中看起来更为普遍。

“我认为有选择偏见。”她说。研究人员可能不愿意提交阴性结果,而期刊也可能同样不愿意发表。

这是一个很常见的故事——当 Whitaker 开始观察毛毛虫肠道细菌时,她相信她的数据或方法有问题。然而,最终确实没有发现肠道共生菌。

其它动物也可能没有肠道微生物

其他科学家也有类似的经验。加州大学圣地亚哥分校博士后,Jon Sanders 研究了微生物及其宿主的共同演化。Sanders 在秘鲁蚂蚁研究中发现,一些地面栖息物种似乎完全缺乏肠道微生物群。他的论文在被拒绝之前花费了一年半的时间。桑德斯最终将其发布到 bioRxiv,现在正在 Integrative and Comparative Biology 杂志上进行审查。

隶属德国耶拿马克斯普朗克化学生态研究所的 Matan Shelomi 花了几年时间研究食草棒虫(Phasmatoda)的肠道微生物。他也发现这种昆虫的肠道中没有微生物。后来,他的证据表明,Phasmatodea 可以通过使用昆虫进化史上早期从细菌中偷来的基因分解果胶(植物细胞壁中发现的另一种纤维)。Shelomi 最终发表了他的发现,但他在同行评审过程中进行了大量工作和辩论。

一些脊椎动物也可能没有肠道微生物。 “有趣的是,我听说过一些研究人员在鸟类和鱼类上也发现类似问题。”Hammer 说。 他的研究中有来自几种脊椎动物物种的数据作为对照。 比如山羊,包含肠道微生物。 但是当 Hammer 从鹅和蝙蝠的粪便中寻找肠道微生物时,却发现没有。

目前仍然只有少数已发表的研究表明有些动物的肠道没有微生物。 但现在人们正在寻找,Whitaker,Hammer,Shelomi 和 Sanders 都认为将来会有其他类似的发现。

参考资料:The curious case of the caterpillar's missing microbes

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