《Scientific Reports》：An exploratory investigation into the microbial and cyanobacterial presence on skin epibiotia and orofacial lesions in estuarine common bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) through metabarcoding
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本研究针对印度河湖(IRL)瓶鼻海豚(Tursiops truncatus)出现的“藻华”样皮肤病变及坏死溃疡性口面部 lesions，首次采用代谢条形码技术进行病原学探究。通过对13份样本测序分析，发现病变部位细菌多样性显著高于正常皮肤，并鉴定出多种富营养化环境相关蓝藻及潜在致病菌属，为海豚健康监测与水域生态评估提供了重要分子依据。
在佛罗里达州独特的印度河湖（Indian River Lagoon, IRL）河口生态系统中，栖息着一种聪明的海洋哺乳动物——普通瓶鼻海豚（Tursiops truncatus）。然而，近年来，研究人员观察到生活于此的海豚群体中出现了一些令人担忧的健康问题。其中两种尤为引人注目：一种是出现在海豚皮肤表面的浅棕色病变，被初步归类为“藻华”（algal sheens）；另一种则是更为严重的坏死溃疡性口面部病变（necro-ulcerative orofacial lesions）。这些异常现象的出现，向科学家们抛出了一系列亟待解答的问题：这些“藻华”究竟是什么？它们是由藻类、细菌还是其他微生物引起的？它们是无害的共生物，还是机会性病原体，甚至是导致海豚疾病的元凶？更重要的是，这些皮肤表现是否与口面部病变有关联？它们是否预示着海豚个体健康状况不佳，或者反映了其栖息地——印度河湖的水质正在恶化？尽管这些现象已被记录，但在此之前，尚未有研究运用先进的分子技术来深入探究其微观世界的构成和潜在风险。
为了解开这些谜团，一项开创性的研究在《Scientific Reports》上发表。研究团队瞄准了一个明确的目标：利用代谢条形码（metabarcoding）这一强大的分子生物学技术，首次系统地调查出现在IRL海豚皮肤上的“藻华”和口面部病变中的微生物（包括细菌和蓝藻）组成，旨在评估其病原潜力，并探索其与环境和宿主健康的关系。
为了开展这项研究，研究人员从IRL的11只瓶鼻海豚身上采集了13份皮肤拭子样本，这些样本涵盖了外观正常的皮肤、所谓的“藻华”区域以及口面部病变组织。研究的核心技术是代谢条形码技术。这是一种基于高通量测序（High-throughput sequencing）的方法，它不依赖于传统的微生物分离培养，而是通过扩增样本中微生物DNA的特定条形码区域（如16S rRNA基因用于细菌和古菌，18S rRNA或23S rRNA基因等用于真核藻类和蓝藻），然后对扩增产物进行大规模测序。通过对产生的海量序列数据进行生物信息学（Bioinformatics）分析，可以将序列与数据库进行比对，从而在属（genus）水平甚至种（species）水平上鉴定出样本中存在的微生物种类，并计算其相对丰度和多样性。这种方法能够全面、无偏地揭示样本中微生物群落的构成，特别适用于分析复杂环境样本和难以培养的微生物。
样本微生物群落多样性分析
通过对测序数据的分析，研究人员发现，无论是“藻华”样本还是口面部病变样本，其细菌群落的多样性（diversity）都显著高于以往研究报告的正常瓶鼻海豚皮肤微生物组。这表明病变皮肤部位的微生物生态系统比健康皮肤更为复杂。高度的微生物多样性有时与生态系统的不稳定或扰动相关，这提示海豚皮肤上的这些病变可能伴随着微生物群落的失调（dysbiosis）。
潜在致病菌属的鉴定
研究的一个重要发现是，在“藻华”和口面部病变样本中，均检测到了多个细菌属（bacterial genera），这些属中包含已知的能够引起感染的病原菌（pathogenic species）。虽然代谢条形码技术在属水平上的鉴定更为可靠，种水平的精确指认有时存在挑战，但这一发现强烈暗示这些病变部位存在潜在的健康威胁。这些此前未在海豚皮肤病变中报道过的细菌属的出现，为理解海豚疾病的病因提供了新的线索。
蓝藻群落组成与环境指示意义
研究团队原本期望能明确鉴定出导致“藻华”视觉现象的特定藻类或蓝藻物种。然而，分析结果并未能单一地、明确地指向某个或某几个特定的物种是“藻华”的主要成因。尽管如此，研究却在样本中鉴定出了多种蓝藻（Cyanobacteria）属。值得注意的是，这些被鉴定出的蓝藻属通常与水体富营养化（eutrophication）条件密切相关。富营养化是指水体中氮、磷等营养物质过度富集，常常导致藻类或蓝藻大量繁殖（藻华）。因此，这些蓝藻属在海豚皮肤上的出现，可能不仅仅是局部皮肤问题，更可能是一个指示剂，反映了印度河湖水域可能正面临着富营养化的环境压力。海豚作为长期生活在该水域的顶级捕食者，其皮肤微生物组或许成为了反映水域环境健康状况的“镜子”。
研究结论与意义
本研究通过对印度河湖瓶鼻海豚皮肤“藻华”及口面部病变的首次代谢条形码调查，得出了一系列重要结论。首先，研究证实了这些病变部位的微生物群落与健康海豚皮肤存在显著差异，表现为细菌多样性升高和潜在致病菌的存在，提示这些病变可能具有病理学意义。其次，虽然未能锁定导致“藻华”现象的具体物种，但研究发现了与富营养化环境相关的多种蓝藻类群，这将海豚皮肤健康与更广泛的水域生态系统健康状况紧密联系在一起。
该研究的深刻意义在于多个方面。在方法论上，它展示了代谢条形码技术在野生动物疾病调查和生态监测中的强大应用潜力，能够快速、全面地揭示传统方法难以发现的微生物信息。在保护生物学（Conservation Biology）层面，研究结果为IRL瓶鼻海豚的健康管理提供了直接的分子证据，提示需要加强对个体病变的医学关注和对种群健康的监测。最为关键的是，在环境科学领域，该研究将微观的皮肤微生物组与宏观的水域环境质量联系起来。海豚皮肤上富营养化指示蓝藻的发现，发出了一个强烈的警示：印度河湖的生态系统可能正承受着营养物污染的壓力。海豚作为河口生态系统的指示物种（indicator species），其健康状况的变化，为评估和管理整个河口生态系统的健康提供了至关重要的早期预警信号。
综上所述，这项研究不仅增进了我们对海豚皮肤疾病微生物病因的理解，更重要的是，它开辟了一个新的视角：通过研究海洋哺乳动物体表的微生物群落，来监测和评估其栖息地环境的生态健康状况。未来的研究可以结合更长期的环境监测数据、宿主生理指标以及更深入的病原菌功能分析，从而更全面地揭示环境压力、微生物群落变化与野生动物健康之间的复杂关系。
