哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院郭婉茜教授團(tuán)隊(duì)首次系統(tǒng)探究了應(yīng)對(duì)抗生素潛在脅迫，厭氧污泥微生物生理功能和群落變化對(duì)于抗性基因遷移轉(zhuǎn)化的影響，提出了厭氧污泥混合體系中微生物對(duì)抗性基因發(fā)展和調(diào)控的機(jī)理，為今后抗生素抗性基因擴(kuò)散控制提供了有益思路，為解決抗生素帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供了新方案。該成果以《抗生素暴露條件下抗生素耐藥基因轉(zhuǎn)移的解讀:功能模塊和細(xì)菌群落驅(qū)動(dòng)》為題，于9月17日發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域頂級(jí)期刊《水研究》（《Water Research》）上。
據(jù)郭婉茜教授介紹，我國(guó)是一個(gè)抗生素生產(chǎn)和使用大國(guó)，由于機(jī)體代謝不完全，每年有大約5萬(wàn)噸抗生素會(huì)排放進(jìn)生態(tài)環(huán)境中，產(chǎn)生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。目前，抗生素殘留進(jìn)入生態(tài)環(huán)境可能引發(fā)產(chǎn)生抗性基因等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，備受國(guó)際關(guān)注。抗性基因作為一種新興污染物，具有易產(chǎn)生、難去除特點(diǎn)，可能會(huì)產(chǎn)生抗性細(xì)菌，導(dǎo)致感染者死亡。而活性污泥作為環(huán)境中抗性基因主要“源”和“匯”，與人類生活密切相關(guān)，具有較大生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性。因此，闡明活性污泥系統(tǒng)中抗生素轉(zhuǎn)移機(jī)制，對(duì)未來(lái)抗性基因傳播阻斷等具有重要意義。而目前，污泥系統(tǒng)中抗性基因轉(zhuǎn)移內(nèi)在機(jī)制爭(zhēng)議猶存，尚未被完全理解。
該團(tuán)隊(duì)依托哈工大城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展科研攻關(guān)，構(gòu)建了厭氧活性污泥生物反應(yīng)器，利用宏基因組生物測(cè)序技術(shù)，分析了生理功能編碼基因的豐度變化，揭示了抗生素暴露條件下微生物相關(guān)功能、可移動(dòng)遺傳因子和抗性基因之間關(guān)系，進(jìn)一步探究細(xì)菌群落轉(zhuǎn)變和潛在宿主菌。
該研究表明抗生素暴露改變了細(xì)菌群落，觸發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)和IV型分泌系統(tǒng)等模塊，促進(jìn)可移動(dòng)遺傳因子和基因轉(zhuǎn)移潛力，上述這些變化共同驅(qū)動(dòng)活性污泥中抗性基因豐度增加。這種現(xiàn)象在難降解抗生素暴露下表現(xiàn)更為明顯。
專家評(píng)價(jià)，本研究不僅提出了厭氧污泥混合體系中抗性基因轉(zhuǎn)移和調(diào)控機(jī)理，同時(shí)有助于在實(shí)際應(yīng)用中有針對(duì)性地提出抗性基因傳播途徑的阻斷控制策略，具有深遠(yuǎn)科學(xué)意義和進(jìn)一步研究?jī)r(jià)值。
