據外媒報道，生活在我們內臟中的數萬億細菌在我們消化食物和抵禦疾病的能力方面發揮着關鍵作用。所有其他動物也有生活在它們體內的細菌群落，科學家稱之為微生物組，通過對它們的學習可以幫助科學家更全面地了解這些動物如何與世界互動。
在《Molecular Ecology》的一項新研究中，研究人員使用微小的無線電追蹤器跟蹤在巴哈馬和密歇根之間遷徙的鳥類的運動，他們發現，同樣的鳥類個體的腸道細菌在這兩個地方是不同的。為了弄清這一點，科學家們不得不近距離接觸大量的鳥糞。
“我們已經在其他動物身上看到，微生物組可以受到其宿主居住地的影響。很多鳥類都會遷徙，它們在遷徙周期的不同階段經歷不同的環境。我們不知道這些不同的環境如何影響鳥類的微生物組，”菲爾德博物館(Field Museum)和芝加哥大學的博士生Heather Skeen說道。他是分子生態學研究的論文主要作者，跟菲爾德博物館的John Bates和Shannon Hackett、史密森尼保護生物學研究所的Nathan Cooper以及喬治敦大學的Peter Marra合著。
菲爾德博物館副館長Hackett表示：“這項研究表明，即使是鳥類生物學的基礎方面，如遷移，我們也能從新舊技術的結合中了解到很多東西，像實地考察和跟蹤鳥類的繁殖、遷移和越冬棲息地以及較新的無線電遙測技術和下一代DNA測序技術。”
雖然有數以千計的鳥類遷徙，但Skeen和她的同事們在這項研究中只關注了一種–Kirtland’s Warbler，這是世界上最稀有的鳥類之一。Kirtland’s Warblers是一種小型的黃胸鳴禽，它們在巴哈馬過冬，春天遷徙到密歇根州北部，只在年輕的短葉松林里繁殖。它們在20世紀幾乎滅絕，到1987年野外僅剩167隻雄鳥，但由於在繁殖地進行了大量的保護工作，它們的種群已經穩定下來。
儘管如此，它們在鳥類世界中仍是一種稀有動物，這種稀有性再加上它們對繁殖地的極端挑剔使它們成為這項研究的理想對象。Skeen說道：“我們選擇Kirtland’s Warbler是因為很少有鳥類物種，你能從它們的非繁殖地追蹤個別鳥類，然後在它們的繁殖地捕捉它們。試圖跟蹤像知更鳥這樣極其常見、分佈廣泛的鳥類個體，就像在乾草堆里找一根針；而對於Kirtland’s Warbler來說，可供選擇的乾草堆要小得多，分佈在一個小得多的地理區域。”
據了解，研究人員首先在巴哈馬進行了實地考察，他們在那裡用錄製的鳥叫聲引誘Kirtland’s Warbler並給它們安裝了微小的無線電跟蹤裝置。這些鳥兒本身很小，約半盎司，所以地理定位器的重量不到半克。在安裝好追蹤器后，Skeen和她的同事將這些鳥放在蠟紙袋裡幾分鐘。這些鳥兒很快就把袋子變成了它們自己的私人廁所。然後，這些鳥被釋放，這使得Skeen能進入袋中收集糞便樣本。
幾個月後，當這些鳥兒從巴哈馬遷徙到密歇根州時，Skeen和她的同事們利用一個大型的自動無線電塔網絡即Motus野生動物追蹤系統，找到跟他們在巴哈馬取樣的鳥兒完全相同的個體。Skeen說道：“有12個無線電塔分佈在密歇根州的鳥類繁殖區，當我們的鳥類追蹤器在一個塔附近發出信號時，我們將使用一個手持無線電天線在該範圍內行駛以尋找到該鳥。一旦我們接收到信號，我們就下車走動並試圖用鳥兒的歌聲錄音來吸引它們。”當鳥兒飛入研究人員設置的網中時，科學家們在再次放飛鳥兒之前重複了紙袋程序。
研究人員利用近兩百個鳥糞樣本及來自巴哈馬和密歇根州的相同鳥類個體的樣本對鳥糞中存在的細菌進行了遺傳分析。他們發現，密歇根州便便中的細菌跟巴哈馬州便便中的細菌不同。而更重要的是，同一隻鳥的消化道里有不同的細菌，這取決於它們在收集大便時的位置。
Skeen說道：“這項研究最重要的部分之一是，我們能在不同地點的年度周期的不同部分重新捕獲鳥類，我們對同一群體和同一個體進行了一對一的比較以及它們的微生物組如何變化。如果我們測試了不同的鳥類個體，我們就不能確定我們看到的變化是否是由於地點造成的，或它們只是種群之間的差異。由於我們觀察的是完全相同的鳥類，這些結果更有說服力。”
這項研究發現，鳥類的微生物組在不同的地點有差異，甚至在同一個體內也有差異，這可以幫助科學家解開鳥類微生物組的工作原理。Skeen指出：“我們知道鳥類的微生物組跟大多數哺乳動物的不同，但我們不知道到底是如何或為什麼。”在大多數哺乳動物中，存在的腸道細菌種類跟動物的物種和進化歷史密切相關，但對於鳥類，這些聯繫似乎比較鬆散。相反，以前的研究表明，鳥類的腸道微生物組跟它們生活的地方有着更多的關係，而不是它們是什麼物種。“在我們的研究中，我們發現有一些細菌群可能是暫時性的–鳥類從它們的食物中獲得細菌，它們把其拉出來然後消失不見。這些細菌不會在鳥類身上定居，它們會進進出出，”Skeen說道。
Skeen還指出，氣候危機可能會使腸道微生物組變得特別重要，因為動物試圖在變化的環境中生存。Skeen稱：“動物的腸道微生物組是一個額外的分子多樣性水平，隨着全球氣候變化改變了生態系統，腸道微生物組可能是動物能夠適應變化的環境的途徑之一。腸道微生物組有自己獨特的生態系統，它的發現時機已經成熟。”