深海热液喷口沿大洋中脊分布，以高温、富含硫化物、铁富集和低pH值为主要特征。尽管环境如此恶劣，但热液生态系统支持着密集的动物群，不仅包括微生物，还包括大型生物。目前，已有超过9个门，500多种大型生物被鉴定。其中节肢动物最多，其次是软体动物和环节动物，这三个门类占所有热液生物种类的90%以上，代表类群有：管状蠕虫，双壳类，蟹，虾，多毛类等。它们能够与深海热液喷口的化能合成微生物形成营养共生关系，维持其在热液喷口的生命活动。肠道微生物作为生物共生体系的重要组成部分，与宿主的消化、营养、生长、繁殖和免疫等过程密切相关。然而，由于热液宏生物特殊的身体结构，如管虫的滋养体、热液盲虾扩大的腮腔、贻贝发达的腮和萎缩的消化系统等，使科学家们的焦点常常聚焦在这些具有明显变化的身体结构上，通常对这些部位的共生微生物群落研究较多，而忽略了肠道共生微生物的功能和作用。因此，本研究重点通过对印度洋中脊的热液盲虾和多毛类肠道菌群进行研究，通过对其肠道微生物落组成、功能分析及与宿主的相互作用入手，解析肠道共生微生物对深海热液区宏生物适应极端环境的作用和影响。本研究取得的结果如下所示： （1）基于16S rRNA高通量测序，我们对印度洋中脊Kairei和Edmond两个热液位点的优势物种（热液盲虾Rimicaris kairei）进行了幼年和成年两个发育阶段的肠道微生物群落比较研究。结果发现，幼年和成年肠道菌群在物种丰富度、多样性和均匀度方面存在显着差异。Chao1、observed_species和扩增序列变体(Amplicon sequence varinant, ASV)稀疏曲线的值表明，与幼年相比，成年肠道中的物种数量几乎是幼年的四倍。在幼年中，最丰富的门是脱铁杆菌门(Deferribacterota)，约占80%，而在成年中，弯曲杆菌门(Campilobacterota)是最丰富的，约占49%。Beta多样性分析表明，基于Bray-Curtis和加权UniFrac距离矩阵的评估，幼年和成年的肠道群落被明显的分为两个集群。Deferribacteraceae和Sulfurovum两个属是造成不同发育阶段肠道菌群差异的主要特征细菌。此外，通过对所有样品的肠道微生物群落的功能预测表明，与安沙霉素合成、支链氨基酸生物合成、脂质代谢和细胞运动相关的途径在幼年肠道菌群代谢中非常丰富。然而，对于成年热液盲虾来说，最丰富的途径是硫转移、碳水化合物和生物素代谢。总之，这些结果表明幼年和成年R. kairei的肠道微生物组成和潜在功能存在很大差异，这可能与它们在不同发育阶段的生理需求有关。 （2）通过对幼年和成年热液盲虾肠道总DNA的宏基因组测序分析，我们一共获得了18个MAGs (Metagenome assembled genome)。经GTDB-tk分析，其中有6个MAGs属于幼年和成年肠道中的优势菌门：脱铁杆菌门(Deferribacterota)。系统发育树构建和fastANI确认6个MAGs分为三个谱系，属于新的目和科。热液盲虾R. kairei肠道中的脱铁杆菌的代谢分析发现：1）其具有完整的糖酵解和糖异生途径，但其基因组草图中缺失三羧酸循环途径；2）通过磷酸转移酶系统(PTS)从外界获取多种碳源并代谢为丙酮酸，主要包括胞外的：蔗糖、水杨苷、熊果苷、葡萄糖、纤维二糖和麦芽糖等；3）除了能够降解上述复杂的多糖外，还能利用乙酸盐或乳酸盐作为底物进入糖异生过程；4）该类菌还能利用淀粉或糖原的降解为自身和宿主提供能量；5）此外，具有甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸的合成途径，还可能合成精氨酸，为宿主提供多种氨基酸；6）存在一些生物素、核黄素、维生素B1等辅因子的合成途径，这些维生素和辅因子可能为宿主在极端环境下提供营养帮助；7）具有周质细胞色素C亚硝酸盐还原酶(nrfA)基因，能够将亚硝酸盐还原为铵；8）热液盲虾肠道脱铁杆菌具有将胞内毒素、外毒素A等转运到胞外的II型分泌系统。此外，R. kairei肠道脱铁杆菌MAGs中的CRISPR-Cas系统具有高达190个Spacers，暗示该肠道菌具有抵抗多种病毒与噬菌体的能力，为宿主提供免疫保护。 （3）本研究还对相近位点的深海热液底栖多毛类(Archinome storchi)进行了肠道菌群分析和宏基因组测序。基于对多毛类肠道群落结构分析，我们发现其肠道中的优势菌群为硫卵菌(Sulforvoum)和支原体(Mycoplasma)。通过宏基因组分析发现其肠道中的支原体类群在热液盲虾R. kairei肠道中也存在。因此，我们将两种热液宏生物肠道中的支原体与课题组之前在深海大王具足虫Bathynomus sp.胃中发现的两个支原体基因组(Bathynomus sp. Genome 1和Bathynomus sp. Genome 2)以及马里亚纳海沟深渊狮子鱼肠道中发现的支原体(Candidatus Mycoplasma liparidae)进行了比较分析。结果发现，热液多毛类肠道支原体(Candidatus Mycoplasmataceae archinome)和热液盲虾肠道支原体(Candidatus Mycoplasma rimicaris)基因组中均存在大量磷酸转移酶系统(phosphotransferase system, PTS)，能够对胞外多种碳源进行利用，包括：果糖、葡萄糖、N-乙酰-D-氨基葡萄糖、N-乙酰胞壁酸、麦芽糖、甘露糖等，说明A. storchi肠道支原体和R. kairei肠道支原体基因组可能有助于降解多糖和复杂的寡糖，暗示其可能为 宿主提供简单的碳水化合物，这些过程对宿主在饥饿条件下的生存至关重要。R. kairei肠道支原体基因组中还存在对胞外几丁质的转运和利用，这在A. storchi肠道支原体和参考基因组中均未发现，可能与热液盲虾的生活习性有关。此外，两个基因组草图中都不包含与脂肪酸合成或代谢有关的基因。氨基酸和辅因子的合成也未注释到完整的通路，说明支原体需要从宿主中获取，暗示其与宿主存在共生关系。 综上所述，本研究通过对印度洋中脊热液区宏生物：热液盲虾和多毛类，进行肠道微生物的群落结构、功能代谢等进分析，揭示了热液宏生物中肠道微生物对宿主的适应性帮助，并对热液微生物与宿主肠道共生提供了基础资料。