動(dòng)物適應(yīng)青藏高原極端環(huán)境的過程中，逐漸形成了耐低氧、耐高寒、耐粗飼料等復(fù)雜性狀的適應(yīng)性。以往針對(duì)高原適應(yīng)遺傳機(jī)制的研究大多數(shù)局限在動(dòng)物自身遺傳物質(zhì)的變異，很少了解與動(dòng)物宿主共進(jìn)化的第二套基因組（即腸道微生物組）的重要貢獻(xiàn)，特別是能量代謝方面。
中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所研究員施鵬領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院研究員趙方慶團(tuán)隊(duì)以及蘭州大學(xué)教授龍瑞軍團(tuán)隊(duì)展開合作研究，以第二套基因組為新的切入點(diǎn)，基于“高效的能量產(chǎn)生與利用（短鏈脂肪酸是能量主要來(lái)源）和低的能量損耗（甲烷是瘤胃發(fā)酵的副產(chǎn)物，是能量主要損耗）有利于哺乳動(dòng)物適應(yīng)高原極端環(huán)境的長(zhǎng)期脅迫”這一假設(shè)，借助兩對(duì)物種之間的全面系統(tǒng)的比較，來(lái)探討同域動(dòng)物適應(yīng)極端環(huán)境的腸道微生物組機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷長(zhǎng)期自然選擇并很好適應(yīng)高原極端環(huán)境的牦牛（Yak）產(chǎn)生的短鏈脂肪酸顯著高于黃牛，甲烷排放顯著低于黃牛；同樣的規(guī)律在經(jīng)歷短期人工選擇適應(yīng)高原的藏綿羊（T-sheep）與低海拔的普通綿羊之間被發(fā)現(xiàn)。進(jìn)一步通過瘤胃微生物宏基因組測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)了牦牛和藏綿羊在短鏈脂肪酸合成代謝通路的基因顯著富集，黃牛在甲烷形成通路富集。通過比較牦牛和黃牛瘤胃粘膜轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)，牦牛短鏈脂肪酸運(yùn)輸和吸收相關(guān)的基因顯著上調(diào)，表明了宿主和腸道微生物的協(xié)同進(jìn)化，提示了高原動(dòng)物自身也能夠更好地吸收和利用瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸。
該研究報(bào)道了一個(gè)經(jīng)典案例，發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物適應(yīng)高原極端環(huán)境過程中宿主和微生物組的協(xié)同進(jìn)化，是同域哺乳動(dòng)物適應(yīng)進(jìn)化的必然選擇之一。另外，發(fā)現(xiàn)的低甲烷排放的高海拔哺乳動(dòng)物，為進(jìn)一步通過生物調(diào)控策略緩解其他動(dòng)物排放甲烷引起的溫室效應(yīng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。該研究成果于6月17日在線發(fā)表在Current Biology (Convergent Evolution of Rumen Microbiomes in High-Altitude Mammals，Current Biology DOI: 10.1016/j.cub.2016.05.012)上，研究工作得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）和國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。
昆明動(dòng)物所等揭示動(dòng)物適應(yīng)性進(jìn)化的第二套基因組學(xué)機(jī)制
