藏羚羊（Pantholops hodgsonii）常年生活在高海拔的严酷环境下,其栖息地空气中的氧气含量很低,而且紫外线辐射强烈。人类在高海拔环境中生存时,发生各种高原疾病的风险增加;而藏羚羊却能够在高海拔环境下繁衍生息,并且能够在高寒低氧的环境下以70km/h的速度奔跑。在漫长的进化历程中,它们已经进化出一些适应高海拔极端环境的机制。目前关于藏羚羊高海拔适应的研究主要集中在基因组、细胞和分子水平。近年来,随着肠道微生物组学研究的深入,科学家们发现人类以及动物的肠道微生物在宿主的生长发育、免疫、能量代谢等方面都发挥着重要的作用,肠道微生物组被称为动物的“第二套基因组”。肠道微生物组是研究藏羚羊适应性进化的新视角。我们从肠道微生物组的角度出发,以藏羚羊及其系统发育关系较近的藏绵羊、牦牛等6种哺乳动物为研究对象,深入探究高原哺乳动物肠道微生物与高海拔适应之间的关系。通过对1,412份高原哺乳动物粪便宏基因组进行组装、分箱和去冗余等系列分析,该研究总共获得了119,568个有效的微生物参考基因组[Metagenome-assembled Genomes,MAGs,完整度（completeness）＞50%,污染率（contamination）＜10%,质量分数（Quality Score,QS）=（completeness-5×contamination）＞50],通过平均核苷酸一致性（Average Nucleotide Identity,ANI）≥95%聚类,最终得到了19,251个代表物种水平的肠道微生物参考基因组（Specieslevel Genome Bins,SGBs）。我们使用基因组分类数据库（Genome Taxonomy Database,GTDB）对SGBs进行分类注释,发现其中未知的微生物物种占到了99%以上,与GTDB相比,细菌和古细菌的多样性分别增加了62.40%和10.29%。该发现不仅首次揭示了地球“第三极”哺乳动物鲜为人知的肠道微生物,也提示过去的研究低估了非人哺乳动物肠道微生物的多样性。通过对肠道微生物多样性的解析,该研究发现宿主系统发育与肠道微生物群落结构的分化是平行的,肠道微生物的群落结构可以重现宿主的系统发育关系。为了进一步探究肠道微生物组与动物宿主协同进化的规律,我们通过对六种高原动物的核心肠道微生物组进行祖先微生物重建,首次成功地破译了6个动物肠道微生物组演化动力学,阐明了形成哺乳动物肠道微生物组新的进化机制。具体而言,肠道微生物组的形成是以动物宿主最近共同祖先发现的古老奠基菌（Ancestral Founder Bacteria,AFB）为核心结构框架,在长期特定生境的作用下,通过动物宿主反复特异获得肠菌（Host-specific gained bacteria,HSG-SGB）的形式,最终形成了稳定的肠道微生物群落结构。另外我们发现,肠菌物种与高原哺乳动物物种之间不符合“协同成种”关系,肠菌物种可以跨越宿主不同分类阶元的遗传限制,频繁地进行宿主间的水平转移,甚至突破了动物宿主目水平的遗传局限性。最后,我们通过功能注释分析,发现宿主在进化过程中特异性获得的肠道微生物（HSG-SGB）能够帮助动物适应高海拔环境。HSG-SGBs具有合成高海拔适应所需氨基酸、维生素等物质的能力,可以利用多种碳水化合物,并且能够降解食物中有毒的物质,帮助藏羚羊等哺乳动物在高海拔的环境下生存和繁衍。