大脑组织是身体中最需要能量的组织之一。因此，具有较大大脑的哺乳动物在大脑发育和维持方面需要更多的能量。然而，使我们人类祖先能够满足这些高能量需求的具体生物变化，同时进化出更大大脑的机制尚未完全了解。来自西北大学的一项最新研究表明，肠道微生物——在我们消化系统中帮助食物分解和能量产生的微小 organism——可能发挥着关键作用。
在一次受控的实验室研究中，科学家将来自两种具有较大大脑的灵长类动物（人类和松鼠猴）和一种具有较小大脑的物种（猕猴）的微生物引入小鼠体内。
结果表明，携带来自大脑较大的灵长类动物物种的微生物的小鼠比携带来自小脑物种微生物的小鼠消耗更多的能量，后者则倾向于将更多的能量储存为脂肪。
该研究首次证明了来自不同动物物种的肠道微生物可以导致它们之间的生物学差异，并支持肠道微生物通过改变生物体的功能来影响进化变化的理论。
这项研究为人类进化提供了新的视角，特别是关于我们较大大脑的发展的部分。
研究结果定于12月2日在期刊《微生物基因组学》上发表。
以前的研究主要集中在影响不同脑大小的灵长类动物的遗传和环境因素。然而，关于不同灵长类动物物种之间能量消耗的比较研究有限，关于这些物种的新陈代谢发展的了解更是寥寥无几。
研究的首席作者、来自西北大学的人类学副教授凯瑟琳·阿马托解释道：“我们知道，大肠中的微生物群落可以产生影响人类生物学各个方面的物质——例如，以导致胰岛素抵抗和体重增加的方式改变新陈代谢。”
阿马托补充道：“肠道微生物群的变化是一个未被充分探索的因素，这可以帮助解释灵长类动物之间的新陈代谢是如何适应不同的大脑能量需求的。”
在将肠道微生物引入之前无菌的小鼠后，研究人员在一段时间内跟踪生理变化，包括体重增加、脂肪比例、空腹血糖水平、肝功能和其他特征。他们还分析了每组小鼠中微生物类型及其产生的化合物的差异。
研究人员预期来自不同灵长类动物的微生物会在注入它们的小鼠中引起独特的生物学反应。他们还预计，携带人类微生物的小鼠与携带其他两种物种微生物的小鼠相比，会表现出最显著的差异。
阿马托报告称：“虽然我们确实观察到了一些人类微生物接种小鼠的差异，但最显著的特征是大脑较大的灵长类动物（人类和松鼠猴）与大脑较小的灵长类动物（猕猴）之间的对比。”
接受来自人类和松鼠猴微生物的小鼠表现出类似的生物特征，表明在单纯的进化亲缘关系之上，可能存在一些共同性——这种共同性可能根植于较大大脑的特征，影响了接受这些微生物的小鼠所观察到的生物相似性。
阿马托指出：“这些结果表明，随着人类和松鼠猴独立适应更大大脑，它们的肠道微生物群落也以类似的方式进化，以满足它们的能量需求。”
为了未来的研究，团队计划开展使用其他不同脑大小的灵长类动物的微生物的实验。他们还计划收集更多关于这些微生物产生的化合物类型的数据，并进一步研究宿主的生物特征，包括免疫反应和行为。
