#不同腸道微生物間也存在“搶食”# 中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所、深圳合成生物學創新研究院戴磊課題組和合作者基於腸道微生物組的時序數據,構建了解析膳食纖維調控腸道菌群變化的生態動力學模型。該方法突破了傳統研究在橫斷面實驗設計、微生物生態學互作方面的瓶頸,為系統理解腸道微生物組以及開發相應的營養調控手段奠定了技術基礎。近日,相關成果http://t.cn/A6XN0fsn 在《國際微生物生態學會會刊》上發表。

因不能被人體消化和利用,膳食纖維常常會進入大腸,成為腸道微生物生長利用的主要食物。部分微生物能以膳食纖維為食物,也使得膳食纖維成為調節腸道菌群結構和功能的主要策略之一。

然而,對於膳食纖維這一“美食”,不同的腸道微生物並不會按照人們想象的那樣,安安靜靜、互不打擾地“吃飯”。如果兩種微生物都能對其利用,二者之間可能會爭搶食物。

研究團隊通過連續采集腸道微生物組的時間序列變化數據,借助生態動力學模型,了解了不同腸道微生物對膳食纖維的爭奪。通過這一方法,該團隊推斷出小鼠腸道菌群中膳食纖維代謝的關鍵響應菌,以及關鍵微生物之間的互作關系。當關鍵微生物缺失時,膳食纖維對腸道菌群的調控作用可能會“失效”。

隨後,團隊對已有的人群隊列時序數據進行了相同的建模分析,成功推斷出具有菊粉代謝功能的青春雙歧杆菌。研究發現,青春雙歧杆菌與糞便擬杆菌之間存在競爭關系,並通過體外培養實驗進行了驗證。比如,通過向腸道菌群中補充青春雙歧杆菌,可以觀察到糞便擬杆菌豐度下降。

該研究將時序數據與生態學建模的方法相結合,深入解析了腸道菌群的生態學規律。研究揭示了微生物生態網路對於理解和預測腸道菌群應答的重要性,為開發生態層次的靶向調控手段奠定了理論基礎。http://t.cn/A6XN0fsT

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