【原】太神了！原来肠道微生物，与鱼虾蟹的健康，关系这么大！

微生物在水产养殖系统中的物质循环和能量交换中起着重要作用。同样，复杂的微生物群落在宿主的肠道中发挥着重要作用。多项研究表明，水生动物的肠道微生物组成有助于维生素合成、生长发育、物质代谢，并与肠道发育、免疫应答和抗病能力有关。

一、为什么说肠道健康，是水生动物预防疾病的关键？

肠道是动物最重要的消化吸收器官，大量的微生物生活在这里，它们与宿主相互依赖，相互制约。有研究表明肠道微生物在营养代谢过程中发挥着重要作用，它们能够从淀粉和纤维等营养物质中吸收能量，以适应自身的生长。同样，微生物的代谢活动也会产生重要的营养物质，如短链脂肪酸、维生素和氨基酸。

也有研究表明，不同结构和组成的肠道微生物群落，直接影响宿主的营养代谢和抗病能力。因此，肠道微生物群落的平衡被认为有助于维持宿主的肠道功能。随着高通量测序技术的不断发展，研究人员现在可以更加了解水生微生物的组成。水产动物肠道中主要含有需氧细菌、兼性厌氧菌和厌氧菌。同样，不同的养殖环境和饲料，也会改变肠道菌群的结构。

虽然已有多篇报道研究了养殖环境与水生动物肠道微生物群落之间的关系，但同一养殖区域水生动物肠道微生物的组成和潜在功能尚不清楚。在本研究中，我们利用高通量测序技术研究了几种经济重要物种(鱼、虾、蟹和蛏子)的肠道微生物群落。

二、研究目的

确定肠道微生物的组成，有助于了解这些微生物结构是如何形成的，以及它们如何影响宿主健康。本研究以水产养殖区的鱼、虾、蟹和蛏子为研究对象，对其肠道微生物组成和功能差异进行了研究。我们还分析了微生物功能对宿主的潜在影响。

三、研究讨论：

1、水生动物肠道微生物的组成，可以反映宿主的特定生理选择

我们的研究显示，四种动物(鱼、虾、蟹和蛏子)肠道微生物组成有明显差异。其中对虾的细菌多样性和丰富度显著高于鱼、蟹和蛏子。已有研究表明水生动物肠道微生物组成的主要因素是周围环境。然而，我们的研究表明，肠道微生物群的组成不仅反映了水体环境的情况，还反映了宿主所承受的压力，以及投喂饲料的方式。

图1：在不同的水生动物肠道中，观察到不同的微生物群落。

通过PCoA（主坐标分析）数据显示，与鱼、蟹和蛏子相比，虾肠道中的微生物差异很大，但微生物丰富度也比较高。从生理上讲，虾的肠道相对靠近体表，肠道微生物可能更容易受到外界环境变化的影响。这可能是虾肠道菌群存在显著差异的原因之一。此外，在环境相对稳定的情况下，不同动物之间的微生物类群发生了明显的变化，说明宿主生理健康对肠道菌群的影响显著。因此，肠道微生物群可能受到多种因素的影响，与宿主的遗传基因也有一定的关系。

图2：主坐标分析（PCoA）显示，不同水生动物肠道中细菌群落存在差异

2、不同水生动物肠道中的优势菌群

在本研究中，γ变形菌门、梭杆菌门、放线菌门、厚壁菌门和蓝细菌是所有动物肠道的优势类群，这些共性表明，这些微生物是宿主肠道功能的重要维护者，比如能够维护肠道的正常的消化、吸收和免疫反应。蓝细菌在蛏子肠道中占优势，相对丰度为77.71%。

我们还观察到肠道细菌主要是厌氧和兼性厌氧菌。在本研究中，Cetobacterium是鱼类肠道中最占优势的细菌属。Cetobacterium的性质是厌氧，属于鱼类肠道的核心微生物群。据报道，Cetobacterium和蛋白酶产生嗜盐单胞菌属在食肉动物中富集，这表明具有这种降解酶活性的细菌受到营养水平的影响。

厌氧细菌（产丙酸菌属）已被证明可以通过发酵产生丙酸和乙酸，丙酸能够参与肠道生理和免疫系统的调节功能。

弧菌属的一些成员被认为是主要疾病病原体，导致水产养殖动物死亡，并严重危及水产养殖系统。在本研究中，弧菌丰度在鱼肠道中为46.44%。然而，弧菌也可能对宿主有益。弧菌还分泌淀粉酶、蛋白酶、卵磷脂酶和几丁质酶，帮助消化宿主体内的营养物质，如脂肪、蛋白质和碳水化合物。

在所有水生动物的肠道中都发现了乳酸菌，尤其是虾，其丰度最高(11%)。乳酸菌在大多数水生动物的胃肠道中很常见，通过糖酵解，它们将大的己糖底物转化为丙酮酸，然后转化为乳酸。在鱼虾健康方面，乳酸菌被称为有益菌。高水平的乳酸菌可在养殖池塘中产生抗菌肽和蛋白，并对某些革兰氏阳性和阴性菌具有抗菌活性。因此，乳酸乳杆菌可以调控肠道，例如通过产生化合物、竞争营养和能量来抑制特定微生物。

3、水生动物肠道微生物群功能及其潜在影响

FAPROTAX分析表明，在影响肠道功能方面，不同水生动物群体之间存在明显差异。鱼、蟹、虾肠道微生物的主要功能是化学异养、发酵和硝酸盐还原。

图3、采用FAPROTAX分析水生动物肠道微生物功能、以及细菌的相对丰富度

γ变形菌门、α-变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门是化学异养和好氧化学异养的主要执行者。在水生动物健康的状态下，细菌通过发酵不消化的食物成分向宿主提供营养和能量，从而维持代谢和免疫系统的平衡。已有研究表明，厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门在碳水化合物发酵、多糖分解代谢、氨基酸和蛋白质利用等方面发挥重要作用。

FAPROTAX还显示表明，相似环境中的微生物，对肠道具有相似的影响，但是造成相似影响的微生物群落可能是不一样的。

四、研究结论：

这项研究探索了不同水生动物的肠道细菌组成和功能特征，并为今后研究宿主与其微生物群之间的关系提供了重要参考，也为养殖户的提供了一份科学的数据。