近日，武汉理工大学化生学院雷志鑫教授课题组联合南方医科大学第五附属医院等单位，在国际知名学术期刊npj | Biofilms and Microbiomes（Natue子刊系列，中科院1区，微生物TOP，影响因子11.4），在线发表了题为“The Cat Gut Microbial Genome Collection reveals global structure of the feline gut microbiome”的研究论文。该研究构建了首个大规模、多界别的猫肠道微生物基因组集（CGMGC，Cat Gut Microbial Genome Collection），系统揭示了猫肠道微生物组的全球结构特征与生态规律。
研究背景
肠道微生物组是影响哺乳动物健康的关键因素，然而目前人们对肠道微生物的认识主要来源于人类和实验室模式动物。猫作为与人类关系密切的专性肉食动物，其肠道微生物组不仅是伴侣动物健康研究的重要方向，也为理解肉食性适应、宿主-微生物共进化提供了独特视角。然而，长期以来缺乏高质量、基因组水平的猫肠道微生物参考数据集，严重制约了该领域的发展。
研究成果
研究团队收集并测序了来自全球五大洲的873份猫粪便宏基因组样本（下图1a），通过严格的质控与组装，构建了包含超过4万个微生物基因组的CGMGC数据集。该资源涵盖874个原核物种、6个真菌物种和5,543个病毒操作分类单元（vOTU）。
经过严格的质量评估，数据集中的原核微生物基因组呈现出高度的多样性和完整性（上图1b-c）。病毒组部分同样质量可靠，包含了从完整到中等质量的各类病毒基因组（上图1d-e）。本文主要研究成果如下：
一、猫肠道微生物具有高度宿主特异性
研究发现，在874个原核物种中，超过50%（444个）为猫所特有，其中超过三分之一（34.1%）属于尚未被培养的“微生物暗物质”（下图2c）。这些新物种在进化树上分布广泛，尤其集中在Bacillota_A、Bacteroidota和Pseudomonadota等优势门类中（下图2b），包括一个此前未被识别的候选目TANB77，提示猫肠道中蕴藏着大量未被发掘的微生物资源。
二、猫与人类共享大量肠道微生物物种
令人意外的是，通过与其他宿主（人、小鼠、猪、野生啮齿动物）的基因组比较发现，猫肠道微生物组与人类共享的物种数量（379个）远超与实验室小鼠共享的数量（59个）（下图3a-b）。对23个在四类宿主中普遍存在的物种进一步分析显示，它们在丰度和基因内容上均表现出显著的宿主特异性分化（下图3c-e）。这种跨物种的微生物趋同现象提示，共同的生活环境和相近的饮食结构可能在一定程度上塑造了跨宿主的微生物群落结构。
三、猫肠道微生物组功能潜力丰富
基于CGMGC构建的非冗余基因集功能注释显示，原核微生物基因主要富集在代谢通路、遗传信息处理和环境信息处理等方面（下图4a）。同时，基因组中编码了多样化的碳水化合物活性酶（下图4b），以及一定数量的潜在毒力因子和抗生素抗性基因（下图4c-d），提示猫肠道微生物组在适应肉食性营养的同时，也保留了代谢植物源多糖的潜力，并可能作为耐药基因储库。
四、猫肠道真菌组与病毒组特征
CGMGC还成功重建了6个核心真菌物种，其中以Malassezia nana和Fonsecaea multimorphosa最为常见。与此同时，5,543个vOTU构成了一个庞大且新颖的病毒组库，绝大多数病毒属于全新的病毒科（下图5a-b）。这些病毒编码了与代谢、遗传信息处理相关的辅助代谢基因（下图5d），并拥有丰富的碳水化合物活性酶基因和少量的毒力及抗性基因（下图5c, f-g）。
五、猫肠道病毒组与细菌群落紧密关联
整合分析发现，细菌与病毒的α多样性呈显著正相关（下图6a），表明二者在猫肠道生态系统中紧密联动。进一步的关联网络分析揭示了多对显著的细菌-病毒互作关系（下图6b-c）。部分病毒家族与多种代谢相关的核心细菌属呈正相关，而另一些则与特定细菌属呈负相关（下图6d），这表明噬菌体在调节猫肠道微生物群落结构和功能中扮演着复杂的“建筑师”角色。
六、地理因素是驱动猫肠道微生物组结构的主要因素
研究系统评估了多种因素，发现地理来源是驱动细菌和病毒群落组成差异的首要因素（下图7a）。虽然α多样性在各洲间差异不大（下图7b-e），但群落结构在洲际间存在显著分群（下图7f-g）。亚洲、欧洲和北美的猫在多种核心细菌物种和病毒科的丰度上均呈现出显著的洲际差异（下图7h-i），这表明地域相关的饮食、环境或遗传背景深刻塑造了猫的肠道微生物组。
研究意义
本研究构建了首个专门针对猫这一肉食性伴侣动物的多界别微生物基因组参考数据集，为未来猫肠道微生物组研究提供了关键的基础资源。同时，该研究揭示了宿主特异性、跨物种趋同和地理驱动三大核心生态规律，为“同一健康”（One Health）框架下理解伴侣动物与人类之间的微生物关联提供了新视角，也为以基因组学为基础的循证兽医科学奠定了基础。
作者信息
武汉理工大学化生学院为论文第一完成单位。雷志鑫教授和南方医科大学第五附属医院鄢秋龙教授为论文共同通讯作者。武汉理工大学硕士生刘恒明等为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省重点研发计划等项目的资助。
论文信息
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41522-026-01088-3
CGMGC数据已在Zenodo公开：https://doi.org/10.5281/zenodo.17695899
原始测序数据已在ENA公开：PRJEB104049