Reese和她的同事对来自30种哺乳动物的粪便进行研究发现,供应给肠道微生物的氮是有限的。草食动物的粪便中碳含量最高,氮含量最低。碳也是肉食动物和杂食动物粪便中的主要营养素,但食肉动物粪便中的氮含量也非常高。
来自所选哺乳动物物种的粪便中碳与氮的比率
Reese的团队通过降低小鼠饮食中蛋白质的含量,从而减少了氮。结果发现,小鼠粪便中的细菌数量也减少了。这表明肠道中的氮水平可以影响细菌的生长。虽然目前尚不清楚肠道细菌数量多或少是好还是坏,但当一些特定的微生物占据主导地位后,通常对健康有害。
为了追踪食物中氮的变化,Reese团队给小鼠喂食同位素标记氮-15(N15)。研究发现,小鼠的小肠吸收了大部分氮,只留下少量的氮给大肠中的细菌。
当然,细菌不是只能从食物中获得氮。肠道中的一些细菌(特别是拟杆菌门的细菌)会吃小鼠肠道分泌的粘液以获得氮。另外,这些细菌可将粘液转化为其他含氮物质,供其它肠道细菌吃。因此,宿主可以通过调节粘液中的氮含量,来控制肠道细菌的生长。吃低蛋白食物就是一种方法。
抗生素会杀死肠道中大量的细菌,动物会将那些本来是用来喂细菌的氮保留下来用于自身的生长发育。这一发现有助于解释为什么抗生素会促进农场动物的生长。