最近这样有竹笋的季节，特别有利于大熊猫的生长，它们将变得更圆滚滚、更可爱。你知道这跟它们肚子里的肠道菌群有什么关系吗？
早在2022年1月18日，由魏辅文院士和魏泓教授领衔，在 Cell Reports 期刊发表的文章，就揭示了其中的潜在机制。原来在竹笋季，大熊猫肠道里的丁酸梭菌等微生物明显增加，会产生更多短链脂肪酸，最终促进脂肪积累。
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魏辅文+魏泓 Cell 子刊：肠道菌群的季节性变化，如何影响大熊猫长胖
Cell Reports
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① 与吃竹叶的季节相比，大熊猫在吃竹笋的季节中可增加更多的体重；
② 这伴随着肠道菌群组成和功能的季节性改变：在竹笋季，大熊猫肠道菌群中的产丁酸菌（如丁酸梭菌）丰度显著增加，产生更多的短链脂肪酸；
③ 将竹笋季和竹叶季的大熊猫的粪便菌群移植给无菌小鼠，竹笋季菌群更能使小鼠增重长胖；
④ 机制上，菌群产生的丁酸影响了肝脏的昼夜节律基因的表达，延长了Per2的上调，从而促进了磷脂合成和脂肪积累。
Seasonal shift of the gut microbiome synchronizes host peripheral circadian rhythm for physiological adaptation to a low-fat diet in the giant panda
2022-01-18 , doi: 10.1016/j.celrep.2021.110203
在进化历史上，大熊猫原本是食肉动物，不吃竹子或者竹笋。它们食性改变的确切原因还不得而知，但科学家已经确信很多有微生物在帮助大熊猫“以竹为生”。
比如李英、赵江潮教授和团队，2023年8月14日就在 Microbiome 期刊发表文章，介绍“非解乳糖链球菌”如何帮助大熊猫代谢蛋白质，以助大熊猫适应竹子饮食。
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赵江潮+李英：大熊猫独特肠道菌群助力“以竹为生”
Microbiome
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① 分析了322只大熊猫的肠道宏基因组，其中98只采用深度测序和第三代测序，重建了408个宏基因组组装基因组（MAGs），36.27%接近完整，最丰富的MAG为非解乳糖链球菌；
② 与食草和杂食动物相比，大熊猫中与碳水化合物代谢有关的基因较少，而与蛋白质代谢有关的基因在丰度和表达量上都较高；
③ 非解乳糖链球菌与必需氨基酸生物合成的KEGG模块呈正相关；
④ 从大熊猫中分离非解乳糖链球菌并灌胃小鼠后，可显著提高小鼠空肠中必需氨基酸的相对丰度。
The unique gut microbiome of giant pandas involved in protein metabolism contributes to the host’s dietary adaption to bamboo
2023-08-14 , doi: 10.1186/s40168-023-01603-0
在大熊猫身上，我们看到了肠道菌群与原本食肉动物的共生共栖。有了微生物的帮助，大熊猫就可以愉快地消化竹子里的纤维素、半纤维素、淀粉、蛋白质及果胶等物质。
不过，人类更熟知的是微生物对牛、羊、鹿这些反刍动物的重大意义。
反刍动物消化道的微生物主要在瘤胃，能把难以消化的植物成分降解成可溶的纤维素、半纤维素；再进一步降解为短链脂肪酸、甲醇、二氧化碳、氢气等物质；而后又有微生物利用这些物质，一部分产生更多短链脂肪酸，另一部分则产出大量甲烷。
甲烷的量有多大呢，大到甚至影响地球气候！
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Nature Reviews：瘤胃菌群——肉品供应与甲烷减排（综述）
Nature Reviews Microbiology
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① 瘤胃微生物组成、结构及代谢决定其功能、反刍动物能量效率和甲烷排放；
②核心菌群为厚壁菌门和拟杆菌门，包括纤维素降解菌（如产琥珀酸丝状杆菌）及半纤维素降解菌（如普雷沃氏菌）等；
③ 类营养级代谢为初级纤维素/半纤维素降解为低聚糖。次级可溶性糖被大部分菌群发酵。三级发酵产物部分转化为短链脂肪酸，部分产生甲烷和乙酸；
④ 菌群相关甲烷减排策略：饲料中添加抗生素、硝酸盐、瘤胃素和丙酸调节剂，菌群导向育种，驱除原虫等。
The rumen microbiome: balancing food security and environmental impacts
2021-05-12 , doi: 10.1038/s41579-021-00543-6
再来说说人类。近十几年，我们对人类肠道菌群的作用，也有了革命性的新认识。
你消化不了的东西，它们帮你消化；你自己产不了的东西，它们帮你生产，包括一些影响情绪的分子；它们还在肠内肠外帮你做好防卫工作，在孩子成长发育中起到关键作用；甚至你今晚吃什么，可能有一部分原因是因为它们想吃。
它们就是这么给力，身材小到你肉眼看不见，作用却一点都不微小！
Cell 期刊在2021年5月13日发表的这张图，描述的正是菌群（主要是肠道菌群）对宿主生理的全面而深刻的影响。
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Cell：一图读懂菌群对宿主生理的影响
Cell
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① 菌群存在于人体所有暴露于环境的表面上，影响神经、内分泌、免疫、心血管、骨骼肌肉、消化道、泌尿生殖等多个系统的发育和功能；
②菌群可与宿主发生直接或间接的良性互作、有害互作或在特定条件下对宿主健康产生特定影响；
③ 微生物可直接或间接的影响宿主的屏障功能、免疫调节、定植抗力和组织发育；
④ 细菌分泌的肽聚糖、脂多糖和鞭毛素等外膜成分，短链脂肪酸、次级胆汁酸和色氨酸代谢物等代谢产物，以及遗传暗物质，可影响宿主过程。
SnapShot: Microbiota effects on host physiology
2021-05-13 , doi: 10.1016/j.cell.2021.04.026
动物也好，人类也好，如果在野外死去或埋葬，尸体会被微生物分解。这些微生物，除了有来自土壤、空气、昆虫等的微生物，也有来自尸体体内的肠道微生物。
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Nature 子刊：尸体分解的微生物网络分析——法医利器？
Nature Microbiology
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① 微生物分解有机物如动物的尸体，是地球上最重要的生命过程之一，但分解微生物如何在一个生态系统中构建、互作以及实施功能尚不清楚。Nature Microbiology发表的文章对此进行了阐述；
②研究采用了来自美国境内三个不同人类学研究机构（处于不同的陆生环境），同时处于两种不同气候下的36个捐献遗体样本，通过多组学技术揭示尸检后21天内尸体分解的微生物生态；
③ 整合尸体相关土壤的宏基因组组装基因组文库与代谢组数据，揭示微生物降解网络以互相供养的方式代谢不稳定的分解产物；
④ 其中最关键的降解细菌和真菌种类在非降解环境中非常少见，可能是陆地腐肉（人、猪、小鼠和牛的尸体）分解所特有的，并且可能通过虫媒传播；
⑤该降解微生物网络具有区域间保守性，因此可以作为法医分析的工具，有效预测死亡时间。
A conserved interdomain microbial network underpins cadaver decomposition despite environmental variables
2024-02-12 , doi: 10.1038/s41564-023-01580-y
所以，
你是谁？
你是你自己和微生物组成的生态系统。
你从哪里来？
父母生你育你，但你的身体和思想本质上是来自于更大更完备的生态系统。
你要到哪里去？
你的肉体和微生物，最终都将回归到地球生态系统。
微小的生物，其实是生态的主角，作用超乎想象！
