加拉帕戈斯島嗜血達爾文地雀(Geospiza septentrionalis)腸道微生物的獨特之處

點擊下載英文文獻全文

背景

1835年,著名生物學家達爾文乘坐英國皇家海軍“貝格爾”號來到了加拉帕戈斯群島,這是一個位于太平洋赤道附近的群島,每一個島嶼上的生物都與眾不同,達爾文收集了島上的鳥類標本后驚奇地發現,它們的多樣化簡直讓人不可思議,而這些不起眼的小鳥也為達爾文的“物種起源”和“生物進化”猜想奠定了重要基礎。

達爾文雀(Darwin’sfinches),原產于加拉帕戈斯群島的19種雀形目鳥類,由于生態地域隔離、特異喙結構以及攝食習性(種子、蟲子及血液)差異,導致他們形成了“適應輻射”(adaptive radiation)。盡管人們對這些標志性鳥類進行過調查,但它們的腸道菌群結構及影響菌群結構的因素尚未被探索。本文作者從達爾文雀的種類差異、生態地理位置以及攝食習性3方面進行調查,研究成果于2018年發表在國際著名微生物TOP期刊Microbiome,該期刊的近五年影響因子為10.9分。

研究方法

采樣:9個地緣隔離島,12種達爾文雀,114個糞便樣本,2個季度(旱季+雨季)。

微生物多樣性:16S rRNA V4(515F/806R),IlluminaPE 250。

影響因素:季度、島、食性和雀種類。

鳥類食性:羽毛蛋白質同位素標記(δ13C、δ15N和δ34S)。

圖1.?加拉帕戈斯群島達爾文雀腸道微生物樣本采集地圖

餅狀圖:不同島嶼上每種達爾文雀糞便樣本的數量;系統發育樹狀圖:目標達爾文雀的進化關系。

研究結果

?達爾文雀的核心腸道微生物為厚壁菌門(Firmicutes )、變形菌門(Proteobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)

研究發現,3種核心腸道微生物:厚壁菌、變形菌和放線菌(門水平)分別占總豐度的50%、40%和8%,與其他熱帶地區鳥類的腸道微生物(門水平)結構一致。腸桿菌屬(Enterobacter)和腸球菌屬(Enterococcus)分布于所有樣本,志賀氏桿菌(Shigella)僅出現于Darwin?島的達爾文雀(圖2)。

圖2.?達爾文雀的腸道微生物群落結構

橫坐標:紅色表示旱季;藍色表示雨季。每個樣品平均2.5W條reads,組成297個OUT(97%相似度聚類),截取每個樣品前1%的物種豐度。

表1.?達爾文雀的樣本大小、食性分類以及α多樣性

●?嗜血達爾文雀(Geospiza septentrionalis)具有獨特的腸道微生物結構

嗜血達爾文雀:以鰹鳥(一種熱帶海鳥)血液和卵為食,而鰹鳥以魚類為食,因此嗜血達爾文雀與海洋肉食動物δ15N結果相似,而其他島上的達爾文雀以種子和昆蟲為主。δ15N結果顯示:嗜血達爾文雀與G. fortisG.fuliginosa食性差異顯著(p<0.0001),但與海洋食肉動物(北極熊、海獅)更近(圖. 3A)。NMDS結果顯示:嗜血達爾文雀腸道微生物結構明顯區別于G.fortis和G.?fuliginosa(圖. 3B)。

圖3. A:同位素δ15N?和?δ13C研究wolf與San Cristóba島上嗜血達爾文雀(Geospizaseptentrionalis)、小地雀(G. fortis)和中地雀(G.fuliginosa)食性,3者分別以紅三角、綠方形和綠圓形表示,其他動物(人類、狐貍和海鷗等)以灰圓形表示(來源于公開數據);B:基于OUT的非度量多維尺度(NMDS)。不同食性(嗜血、食種子)的3種達爾文雀腸道微生物β多樣性。

●?季節變化(旱、雨季)顯著影響達爾文雀腸道微生物結構

圖4. NMDS:達爾文雀種類(A)、攝食習性(B)、島嶼(C)以及旱、雨季度(D)對達爾文雀腸道微生物的影響。(基于97%相似度OUT聚類,橢圓置信度90%)

圖5.?聚類熱圖:不同季度(旱、雨)和不同種類(12種)的達爾文雀腸道微生物結構。

橫坐標:紅色為旱季,藍色為雨季。

?總 結

除嗜血達爾文雀(Geospiza septentrionalis),其他達爾文雀腸道微生物結構差異較小,前者具有FusobacteriumCetobacterium等6種食肉鳥類或爬行動物特有腸道微生物。通過δ15N同位素標記,發現嗜血達爾文雀與海洋食肉動物的食性相似。季節變化對達爾文雀腸道微生物的影響較大。

 

如果您的項目有問題,歡迎點擊下方按鈕咨詢我們,我們將免費為您設計文章方案

 

 

最近文章
排列五开奖号码