猫科动物是典型专性肉食动物，长期适应高蛋白高脂肪饮食。以往相关研究多局限于在肠道微生物的群落水平，难以区分不同菌株的功能差异及发挥重要作用的功能微生物。针对这一问题，演化保护基因组学研究组以14种圈养猫科动物为研究对象，将肠道微生物研究提升至菌株水平，整合宏基因组、代谢组与微生物分离培养、酶活鉴定等策略，系统解析猫科动物肠道微生物核心菌群的代谢功能，为濒危猫科动物保护和肠道健康调控提供新依据。

比较宏基因组分析表明，猫科肠道微生物组与非猫科动物显著不同，反映其专性肉食的食性特征。梭菌属（Clostridium）、柯林斯菌属（Collinsella）、拟杆菌属（Bacteroides）等30个属鉴定为属水平核心菌群，功能主要富集于氨基酸代谢。宏基因组分箱得到219个高质量细菌基因组（MAG），其中27个为核心MAG，携带蛋白酶与脂肪酶编码基因，其中以ATP依赖性Clp蛋白酶为主，KEGG功能主要与氨基酸代谢相关。

粪便代谢组共鉴定出1316种猫科共有代谢物，KEGG功能富集于氨基酸、脂质代谢以及蛋白质消化吸收通路。相关性分析表明，氨基酸与脂质相关代谢物的丰度与核心MAG的相对丰度显著相关，初步建立起核心菌群与宿主代谢之间的关联。为验证多组学预测结果，进而开展了肠道微生物分离培养。统计发现，79.52%的产蛋白酶菌株和63.64%的产脂肪酶菌株属于芽孢杆菌属（Bacillus）、肠球菌属（Enterococcus）、埃希氏菌属（Escherichia），这一结果与宏基因组鉴定得到的猫科核心菌属一致。通过酶活测定选取高酶活菌株开展后续分析，其中，高蛋白酶活性菌株Enterococcus faecalis和高脂肪酶活性菌株Escherichia coli可对应肠道核心 MAG。对高活性菌株开展蛋白质组检测，共鉴定出9个主要蛋白酶家族，ATP 依赖性 Clp 蛋白酶占比最高（30.14%）；同时鉴定到2个主要脂肪酶家族，磷脂酶为优势类型，蛋白质组结果支持宏基因组分析结论。为进一步探究这些产酶菌株利用蛋白质底物生成的代谢产物，研究选取3株高蛋白酶活性的菌株开展代谢组分析，这3株菌均属于猫科核心菌属，为Enterococcus faecalis，Bacillus subtilis，Enterococcus hirae。在高蛋白底物条件下，菌株代谢产物以脂肪酸为主，代谢谱与粪便代谢组一致。

该研究将猫科肠道微生物研究从群落结构和功能描述推进到菌株水平解析，识别了一些具有重要功能的核心菌株资源。研究结果揭示了猫科动物肠道菌群在氨基酸代谢过程中发挥了重要作用，也为猫科动物肠道健康保护及益生菌开发提供了组学数据与候选菌株资源。

论文以“Integrated analyses of metagenomics, metabolomics and culture-based assays reveal functional roles of gut microbiota in Felidae”为题发表于npj Biofilms and Microbiomes。中国科学院动物研究所胡頔婗助理研究员为第一作者，胡义波研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金等项目资助。

  文章链接：https://doi.org/10.1038/s41522-026-01066-9

图1.45种哺乳动物肠道微生物组成和结构。

A:不同食性和生活方式哺乳动物的优势菌门、属的相对丰度; B-E:门和属水平的AMOVA分析

图2.猫科动物肠道核心MAG功能注释。

A: 猫科肠道内显著富集的MAG；B,C: 猫科核心MAG携带的蛋白酶、脂肪酶组成；D: 猫科显著富集MAG的KEGG功能注释

图3.A:粪便代谢物丰度与肠道微生物核心MAG相对丰度的相关性分析；B:猫科动物功能菌株筛选、酶活鉴定