伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的研究人员进行的一项研究表明,鲸鱼体内的微生物群落可能在消化海洋中最丰富的富含碳的脂类之一中发挥重要作用,这种脂类被称为蜡酯。他们的研究结果发表在12月2日的《科学》杂志上国际微生物生态学会杂志。
蜡酯是包括人类在内的许多动物最难消化的脂肪之一。它们尤其富含微小的甲壳类动物,如磷虾和桡足类动物——它们是滤食性弓头鲸和濒临灭绝的北大西洋露脊鲸最喜欢的猎物。蜡酯也是全球海洋中重要的脂质,根据之前的研究,蜡酯有时储存了至少一半的类植物海洋生物产生的碳。
该研究的主要作者、WHOI海洋科学家卡罗琳·米勒说:“我们发现弓头鲸吃的脂肪中有80%以上是蜡酯,但只有不到30%留在大肠里。”因此,弓头鲸和其他须鲸家族成员在消化这些脂质方面效率很高。“这不仅对了解海洋中这些重要脂质的循环很重要,而且还因为鲸鱼消耗大量富含蜡酯的猎物来支持它们的健康和繁殖的许多方面。”
问题是:如果蜡酯对其他动物来说如此难以消化,弓头鲸和其他须鲸如何能够如此有效地消化它们?部分答案可能是生活在它们消化道中的数百万微小微生物,包括细菌。这些微生物群落通常被称为“肠道菌群”。在人类和其他陆生动物中,肠道微生物在健康的许多方面发挥着重要作用,包括消化,它们通常具有分解饮食中难以消化的成分的能力。
米勒和她的同事们想研究弓头鲸的肠道微生物是否真的在蜡酯的消化中起作用。要做到这一点,他们首先需要新鲜的样本。
但提取样本的窗口期很快就会关闭,因为分解会污染肠道内的内容物。“从鲸鱼体内获取新鲜样本真的很罕见,”米勒说。
由于巴罗捕鲸船长协会的阿拉斯加土著捕鲸船长的慷慨,他们每年被允许捕获少量鲸鱼以维持生计,米勒和她的同事们有机会从新鲜收获的弓头鲸中提取样本。他们的共同努力在四年的时间里从38头弓头鲸身上获得了100多个样本。
在实验室里,米勒和她的同事分析了这些来自胃肠道九个位置的样本,希望能检测到每头鲸鱼肠道中微生物群落和脂质的变化。他们发现,细菌群落与小肠下部蜡酯的减少有很强的联系。
“微生物在哺乳动物的消化过程中发挥着重要作用,并有助于免疫功能,”WHOI微生物生态学家、该研究的合著者艾米·阿普里尔(Amy Apprill)说。“这项研究表明,肠道细菌可能在鲸鱼体内发挥着类似的关键作用,可能为它们提供分解这些脂肪猎物化合物所需的帮助。”
Miller, Apprill和他们的同事们的目标是建立在这项研究的基础上,希望确定有多少消化是由于鲸鱼本身和栖息在其肠道中的微生物群落。最终,这可能会揭示这些鲸鱼和它们的微生物是如何消化猎物的主要能量来源来维持自己的。这项研究的结果可能对阿拉斯加本土捕鲸界有益,因为它阐明了阿拉斯加巴罗角附近水域的营养资源是如何支持他们赖以为生的当地弓头鲸的。
Apprill补充说:“几十年来,人们一直在研究海洋中的碳循环,但这些化合物是如何被分解、转化和利用来创造鲸鱼的大量生物量的,这仍然是一个黑盒子。”“这项研究为以前被隐藏的海洋食物网提供了一个独特的视角。”
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