研究发现鸟类在迁徙时其肠道细菌会发生变化

在《Molecular Ecology》的一项新研究中，研究人员使用微小的无线电追踪器跟踪在巴哈马和密歇根之间迁徙的鸟类的运动，他们发现，同样的鸟类个体的肠道细菌在这两个地方是不同的。为了弄清这一点，科学家们不得不近距离接触大量的鸟粪。

“我们已经在其他动物身上看到，微生物组可以受到其宿主居住地的影响。很多鸟类都会迁徙，它们在迁徙周期的不同阶段经历不同的环境。我们不知道这些不同的环境如何影响鸟类的微生物组，”菲尔德博物馆(Field Museum)和芝加哥大学的博士生Heather Skeen说道。他是分子生态学研究的论文主要作者，跟菲尔德博物馆的John Bates和Shannon Hackett、史密森尼保护生物学研究所的Nathan Cooper以及乔治敦大学的Peter Marra合著。

菲尔德博物馆副馆长Hackett表示：“这项研究表明，即使是鸟类生物学的基础方面，如迁移，我们也能从新旧技术的结合中了解到很多东西，像实地考察和跟踪鸟类的繁殖、迁移和越冬栖息地以及较新的无线电遥测技术和下一代DNA测序技术。”

虽然有数以千计的鸟类迁徙，但Skeen和她的同事们在这项研究中只关注了一种--Kirtland's Warbler，这是世界上最稀有的鸟类之一。Kirtland's Warblers是一种小型的黄胸鸣禽，它们在巴哈马过冬，春天迁徙到密歇根州北部，只在年轻的短叶松林里繁殖。它们在20世纪几乎灭绝，到1987年野外仅剩167只雄鸟，但由于在繁殖地进行了大量的保护工作，它们的种群已经稳定下来。

尽管如此，它们在鸟类世界中仍是一种稀有动物，这种稀有性再加上它们对繁殖地的极端挑剔使它们成为这项研究的理想对象。Skeen说道：“我们选择Kirtland's Warbler是因为很少有鸟类物种，你能从它们的非繁殖地追踪个别鸟类，然后在它们的繁殖地捕捉它们。试图跟踪像知更鸟这样极其常见、分布广泛的鸟类个体，就像在干草堆里找一根针；而对于Kirtland's Warbler来说，可供选择的干草堆要小得多，分布在一个小得多的地理区域。”

据了解，研究人员首先在巴哈马进行了实地考察，他们在那里用录制的鸟叫声引诱Kirtland's Warbler并给它们安装了微小的无线电跟踪装置。这些鸟儿本身很小，约半盎司，所以地理定位器的重量不到半克。在安装好追踪器后，Skeen和她的同事将这些鸟放在蜡纸袋里几分钟。这些鸟儿很快就把袋子变成了它们自己的私人厕所。然后，这些鸟被释放，这使得Skeen能进入袋中收集粪便样本。

几个月后，当这些鸟儿从巴哈马迁徙到密歇根州时，Skeen和她的同事们利用一个大型的自动无线电塔网络即Motus野生动物追踪系统，找到跟他们在巴哈马取样的鸟儿完全相同的个体。Skeen说道：“有12个无线电塔分布在密歇根州的鸟类繁殖区，当我们的鸟类追踪器在一个塔附近发出信号时，我们将使用一个手持无线电天线在该范围内行驶以寻找到该鸟。一旦我们接收到信号，我们就下车走动并试图用鸟儿的歌声录音来吸引它们。”当鸟儿飞入研究人员设置的网中时，科学家们在再次放飞鸟儿之前重复了纸袋程序。

研究人员利用近两百个鸟粪样本及来自巴哈马和密歇根州的相同鸟类个体的样本对鸟粪中存在的细菌进行了遗传分析。他们发现，密歇根州便便中的细菌跟巴哈马州便便中的细菌不同。而更重要的是，同一只鸟的消化道里有不同的细菌，这取决于它们在收集大便时的位置。

Skeen说道：“这项研究最重要的部分之一是，我们能在不同地点的年度周期的不同部分重新捕获鸟类，我们对同一群体和同一个体进行了一对一的比较以及它们的微生物组如何变化。如果我们测试了不同的鸟类个体，我们就不能确定我们看到的变化是否是由于地点造成的，或它们只是种群之间的差异。由于我们观察的是完全相同的鸟类，这些结果更有说服力。”

这项研究发现，鸟类的微生物组在不同的地点有差异，甚至在同一个体内也有差异，这可以帮助科学家解开鸟类微生物组的工作原理。Skeen指出：“我们知道鸟类的微生物组跟大多数哺乳动物的不同，但我们不知道到底是如何或为什么。”在大多数哺乳动物中，存在的肠道细菌种类跟动物的物种和进化历史密切相关，但对于鸟类，这些联系似乎比较松散。相反，以前的研究表明，鸟类的肠道微生物组跟它们生活的地方有着更多的关系，而不是它们是什么物种。“在我们的研究中，我们发现有一些细菌群可能是暂时性的--鸟类从它们的食物中获得细菌，它们把其拉出来然后消失不见。这些细菌不会在鸟类身上定居，它们会进进出出，”Skeen说道。

Skeen还指出，气候危机可能会使肠道微生物组变得特别重要，因为动物试图在变化的环境中生存。Skeen称：“动物的肠道微生物组是一个额外的分子多样性水平，随着全球气候变化改变了生态系统，肠道微生物组可能是动物能够适应变化的环境的途径之一。肠道微生物组有自己独特的生态系统，它的发现时机已经成熟。”