科學家闡述環境微生物的大規模遷徙機制

知識 09-16

導讀

中科院城市環境研究所研究員朱永官領銜的國際團隊系統闡述了微生物通過人與動物、污水及其他物質的流通在全球範圍的遷徙及其環境與生態效應。今天，相關研究論文發表於《科學》雜誌。

文/黃辛見（中國科學報記者）朱泰來（中國科學報見習記者）

來源：科學網（2017年9月15日）

數十億年來，微生物及其所攜帶的基因主要在空氣和水的自然驅動下發生遷移。此時，微生物對地球環境的影響模式類似於它們對動物和植物的作用。

然而近100年來，人們通過廢棄物排放、旅遊、全球運輸等方式將大量微生物及其基因帶到新的環境，從而逐漸改變了原來微生物的動態變化。

「我們正處於微生物生物地理學的實質性改變中。」朱永官告訴《中國科學報》記者，隨著城市化和高強度集約化農業的發展，人類正以前所未有的速度和規模改變著微生物的全球遷徙和分布。「這種巨變以一種不可預估的方式改變著我們的生活環境。」

該論文指出，污水排放是造成微生物的全球大遷徙的推手之一。

地球約有35.9萬平方公里的耕地依賴城市污水的灌溉，而80%的污水得不到有效處理，導致其含有高密度的微生物和可交換的基因，大量化學污染物，包括金屬、抗生素和消毒劑，隨著這些污染物和微生物依附在水果和蔬菜開始全球漫遊。微生物為了抵抗污染物的「威脅」，不得不發生基因突變或基因橫向轉移，逐漸產生「抵抗力」從而主動地響應逐漸變化的環境。

「設想，如果和微生物一起旅行的污染物中含有大量抗生素，那麼到達目的地的時候，可能已經誕生了一些『超級細菌』。」朱永官認為，關注細菌耐藥性問題已到了刻不容緩的地步。

其次，人和動物在世界範圍內的空前流動也推動了微生物的遷徙和部分微生物的富集。以腸道微生物為例，隨著上個世紀全球化進程的日益加快，腸道微生物在環境中的丰度和分布在快速增加。目前，全球國際旅遊高達12億人次。因此帶來的腸道微生物擴散以及抗性基因洲際擴散也證明了這一現象。

「瑞典科學家團隊前往印度研究微生物抗性基因」，朱永官舉了一個合作夥伴的例子解釋人類流動對微生物的影響，「當他們回國時，他們也不可避免地將抗性基因帶回了自己的國家。」

「微生物遷徙沒有國界。」朱永官表示，「小到沙石土壤，大到萬噸巨輪的壓艙水，都可以帶動微生物的大規模遷移，潛移默化地影響著人類的環境與健康。」

他強調，「由於人類的活動，污染物排放對微生物世界的改變已經到了大規模、大尺度的狀態。必須引起高度重視。」

據悉，中科院城市環境研究所圍繞有效處置生活污水、養殖廢棄物等展開了一系列研究，在有效控制耐葯微生物在環境中的擴散方面已開始得到實際應用。

以下為文章全文：