許多動物，包括人類，如果沒有腸道中的微生物就無法健康生活。這些腸道居民分解食物並幫助抵抗引起疾病的微生物。但是，最新的研究表明，包括毛毛蟲在內的一些物種，即使沒有這些微生物也能很好地生存。研究這些共生細菌、真菌和其他微生物的科學家表示，腸道微生物組可能沒有之前認為的那麼普遍。
科羅拉多大學博爾德分校的進化生態學家託賓·哈默（Tobin Hammer）透過對一種常用於識別微生物的基因進行測序，調查了來自美洲的124種野生食葉毛毛蟲的腸道微生物。在釋出在bioRxiv伺服器上的預印本中，哈默和他的團隊報告說，他們沒有發現他所說的“常駐”微生物的跡象——這是一組與其宿主共同進化的生物。
這篇論文是少數但不斷增長的研究列表中的最新一篇，這些研究未能發現各種動物和昆蟲物種的腸道微生物組。哈默說，研究人員在發表這類論文時遇到了一些麻煩，可能是因為很難證明一個否定結論。
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傳統觀點認為，像牛這樣的草食動物，需要腸道微生物來分解植物細胞壁中的纖維。因為哈默研究的所有毛毛蟲都吃葉子，所以他認為它們會擁有多樣化且複雜的微生物組。
“但重要的是要記住：毛毛蟲不是迷你奶牛，”哈默說。當科學家觀察大型草食動物的糞便時，他們發現微生物DNA比植物DNA多得多。但是對於毛毛蟲來說，情況似乎正好相反。哈默發現的少數細菌和病毒似乎來自昆蟲的食物和環境。
這位生態學家還測試了毛毛蟲體內的任何腸道微生物是否以某種方式幫助昆蟲生存。他孵化了72只菸草天蛾（Manduca sexta），一種常見的北美蛾，並用不同劑量的抗生素給毛毛蟲用藥，以消滅昆蟲體內可能存在的任何微生物。但是，這些治療對天蛾的健康或生存沒有任何影響。
巨大的影響
馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學研究毛毛蟲和細菌之間關係的生態學家梅麗莎·惠特克（Melissa Whitaker）說，過去的研究也表明毛毛蟲沒有微生物組。但是，那些研究只關注了少數物種；哈默的研究調查了100多個物種。之前的研究也缺乏關於毛毛蟲體記憶體在的微生物是否有益的實驗資料。惠特克認為，總而言之，哈默的工作意義重大。
“它們是最大的草食動物群體之一，”惠特克說。英國倫敦大學學院的一個專案估計，已知大約有18萬種毛毛蟲。“如果它們不依賴腸道中的細菌來幫助它們的飲食，那麼它們依賴什麼呢？”惠特克說。“它肯定完全不同。這太令人著迷了。”
惠特克認為，像哈默的研究結果可能比文獻中出現的更為普遍。“我認為存在一些選擇偏差，”她說。研究人員可能不願提交他們的負面結果，而期刊可能同樣不願發表它們。
這是一個熟悉的故事——當惠特克最初開始研究毛毛蟲的腸道細菌時，她確信她的資料或方法有問題。然而，最終，很明顯沒有腸道共生體可以找到。
例外
其他科學家也有類似的經歷。加利福尼亞大學聖地亞哥分校的博士後喬恩·桑德斯（Jon Sanders）研究微生物及其宿主的共同進化。在對秘魯螞蟻的研究中，桑德斯發現，一些生活在地下的物種似乎完全缺乏腸道微生物組。他的論文經過一年半的審閱才被拒絕。桑德斯最終將其釋出到bioRxiv，現在正在《整合與比較生物學》雜誌上審閱。
德國耶拿馬克斯·普朗克化學生態研究所的昆蟲學家馬坦·舍洛米（Matan Shelomi）花了數年時間研究草食性竹節蟲（Phasmatodea）的腸道微生物組。他發現昆蟲的腸道中沒有微生物。後來，他發現證據表明，竹節蟲可以使用從昆蟲進化史早期從細菌中竊取的基因來分解果膠——另一種存在於植物細胞壁中的纖維。舍洛米最終發表了他的發現，但“這在同行評審過程中花費了大量的工作和爭論”，他說。
一些脊椎動物也可能缺乏腸道微生物組。“我從研究人員那裡聽說過，他們在鳥類和魚類中遇到了類似的問題，”哈默說。他的研究包括來自幾種脊椎動物物種的資料作為對照。一些動物，如山羊，確實擁有腸道微生物組。但是，當哈默在鵝和蝙蝠的糞便中尋找腸道微生物時，他沒有發現任何微生物。
目前只有少數已發表的研究指出存在無微生物的腸道。但是，現在人們正在關注，惠特克、哈默、舍洛米和桑德斯都認為，未來會出現其他類似的研究結果。
“作為一個學科，我們真的準備宣稱一切都與微生物組有關，而且每個生物體都有一個微生物組，”惠特克說。“只需要一個例外，所有這些都將化為烏有。”
本文經許可轉載，並於2017年5月16日首次發表。