膳食纤维诱导的鸡盲肠微生物组成与功能变化的整合多组学分析

为什么鸡肠道微生物关系到我们的食物

随着全球对鸡肉的消费增加，养殖户面临着在不与玉米和大豆等人类食用作物直接竞争的情况下生产价格可承受的肉类的压力。一种有前景的解决方案是给鸡喂更多富含纤维的原料，包括农作物残余，而不是人类可食用的谷物。但鸡自身无法大量消化纤维——它们依赖位于肠道囊状结构盲肠内的万亿级微生物。本研究探讨了两种常见纤维——菊粉和纤维素——如何重塑这些肠道微生物群，以及这对鸡只健康和可持续家禽养殖意味着什么。

两种不同的纤维，一个重要问题

研究者聚焦于两种在家禽饲料中可能使用的对比纤维。菊粉是一种可溶、可发酵的纤维，具有益生元的作用，能促进某些有益微生物的繁荣。相比之下，纤维素是不溶且坚韧的植物成分，通过肠道更慢且微生物更难分解。研究用料肉鸡在饮食中分别加入低或高含量的菊粉或商业纤维素来源（ARBOCEL），或给予标准对照饲料。团队在鸡龄35天时检查了盲肠内容物，以观察每种纤维来源如何影响定居的微生物群落。

窥视微生物工厂内部

为了不仅仅统计哪些微生物存在，科学家们使用了整合的“多组学”工具包。首先，基于散弹枪的宏基因组学让他们从盲肠中组装出数百个高质量的微生物基因组，包括一些从未在实验室培养的物种。接着，宏转录组学捕获了这些微生物正在活跃表达的基因，而宏蛋白组学鉴定了它们所产生的蛋白质。最后，他们还对鸡自身的肠组织进行了测序以观察宿主的反应。将这些层次的数据结合起来，可提供一幅不仅说明“谁在这里”，还说明“他们在做什么”以及“鸟体如何反应”的详尽图景。

菊粉改变格局，纤维素几乎不动

给鸡饲喂高剂量菊粉（占饲料的4%）明显重塑了它们的盲肠微生物组。多样性度量显示微生物类型减少并且主导群发生了转变，其中一些与纤维分解和脂肪酸生成相关的细菌变得更为丰富。相比之下，相同高水平的纤维素只导致了有限的变化，主要体现在较宽泛的分类学层面，对具体哪类细菌占优势影响不大。这一差异反映了两种纤维的基本特性：可溶的菊粉易被微生物发酵，而纤维素结构复杂，作为食物来源远不如菊粉易得。

微生物如何重编代谢

当团队检查基因活性时发现，高菊粉不仅改变了群落组成；还改变了这些微生物的工作方式。许多与核心能量代谢途径（如糖酵解和三羧酸循环）相关的基因表达下降，表明群落正在向针对菊粉的专门发酵路线转变。与此同时，与关键碳水化合物活性酶相关的基因——尤其包括切割菊粉的内切菊粉酶和多功能的糖切割酶家族——表达增强。换言之，菊粉饲喂的鸡其肠道微生物强化了将复杂纤维切分为可用燃料的分子“工具”。对于纤维素来说，变化更为细微：一些与糖转运、脂肪酸合成和细胞表面结构相关的基因表达升高，并且某种主要的糖酵解酶也有所提升，这暗示微生物更多依赖常规饲料成分而非积极分解纤维素本身。

宿主影响较小，但意义重大

鸡自身的肠组织对不同纤维的反应仅在免疫相关基因上表现出温和的变化，这表明在健康条件下，这些膳食改变主要是重新编程微生物，而不是引发强烈的炎症或免疫反应。尽管如此，改变后的微生物代谢很重要，因为它决定了发酵产物的种类和数量——例如短链脂肪酸——这些产物可以为鸡提供能量并影响其整体健康和生长。通过精细调整添加到饲料中的纤维类型和用量，生产者或许能够引导盲肠微生物群更高效地提取能量，同时限制负面影响。

这对未来鸡只配方意味着什么

总体而言，研究表明在肠道微生物看来，并非所有纤维都相同。高水平的可溶菊粉强烈重塑盲肠群落并推动强烈的纤维发酵，而相同比例的纤维素影响要温和得多，并似乎支持更基础的维持活动。对于家禽营养学而言，这意味着仔细选择纤维类型与剂量可以帮助设计更少依赖人类可食用粮食但仍能维持鸡只表现的饲料。就实践而言，更聪明地使用可发酵纤维如菊粉——并在保持多样性不被过度扰动的前提下平衡其用量——可能成为在不牺牲健康或生产力的前提下提升鸡肉生产可持续性的关键工具。

引用: Ahmad, A.A., Watson, K., Khattak, F. et al. Integrative multi-omics analysis of dietary fibre-induced modulations in the composition and function of chicken caecal microbiota. npj Biofilms Microbiomes 12, 73 (2026). https://doi.org/10.1038/s41522-026-00943-7

关键词: 鸡肠道微生物组, 膳食纤维, 菊粉, 纤维素, 家禽营养