淡水蜗牛Pomacea canaliculata的摄食和消化过程能够促使微塑料表面发生改变，并导致由病毒介导的塑料体内功能转变

《Water Research》：Ingestion and digestion by freshwater snail Pomacea canaliculata drive microplastic surface transformations and virus-mediated plastisphere functional shifts

微塑料通过淡水苹果螺的摄食、消化过程影响浮游体微生物群功能，发现消化降低抗生素抗性基因和甲烷生成，同时增加脱氮和健康风险评分，病毒群落起关键中介作用。

　　本研究围绕微塑料在水生生物体内的存在及其对环境的影响展开，重点探讨了动物摄食行为对微塑料表面特性及其中微生物群落，特别是病毒群落的功能性变化。研究团队通过三种微宇宙实验，深入分析了淡水苹果蜗牛（*Pomacea canaliculata*）在摄食聚苯乙烯（PS）和发泡聚苯乙烯（EPS）微塑料过程中所发挥的作用，揭示了这些过程如何影响微塑料的环境命运及生态风险。实验不仅量化了蜗牛对微塑料的摄食率，还描述了微塑料在消化过程中的表面变化，并对塑isphere（即微塑料表面附着的微生物群落）中的病毒与细菌进行了功能分析。研究结果表明，蜗牛的消化过程不仅改变了微塑料的物理形态，还显著影响了其表面的化学性质，从而进一步影响了塑isphere中微生物的功能。

在自然界中，微塑料因其微小的尺寸和广泛的分布，已成为全球性环境污染物。它们被多种生物体摄入，包括水生动物、鸟类、鱼类以及哺乳动物等，这种现象在不同营养级的生物中均有体现。然而，微塑料在生物体内的作用机制仍不完全清楚，尤其是它们如何在消化过程中发生改变。微塑料在生物体内经过物理和化学变化后，其表面会形成独特的微生物栖息地——塑isphere。塑isphere不仅支持了多种微生物的生长，还可能成为病原菌和抗生素抗性基因（ARGs）的载体。此外，塑isphere还参与了全球的生物地球化学循环，如碳、氮和硫的循环。因此，理解塑isphere的形成和功能对于评估微塑料对环境的潜在风险至关重要。

本研究的背景显示，尽管已有大量关于微塑料对环境影响的研究，但大多数关注的是细菌和真菌等微生物群落的变化，而对病毒群落的研究则相对较少。近年来，随着宏基因组学技术的发展，越来越多的证据表明，微塑料表面存在丰富的病毒群落。这些病毒可能通过感染微生物宿主，改变其代谢功能，从而影响塑isphere的整体功能。病毒的感染策略是其生态功能的重要决定因素，其中烈性病毒（virulent viruses）会裂解宿主细胞，改变群落结构，而温和病毒（temperate viruses）则可能整合到宿主基因组中，增强宿主的适应能力。这些病毒还可能携带功能性基因，如ARGs和辅助代谢基因（AMGs），从而扩展宿主的代谢能力。因此，病毒在塑isphere的功能调控中可能扮演着关键角色。

尽管病毒在塑isphere中的作用潜力巨大，但目前的研究仍存在诸多空白，尤其是在动物介导的消化过程中，病毒如何影响塑isphere的形成和功能仍不清楚。本研究正是为了填补这一知识空缺，通过分析蜗牛消化过程中的病毒群落变化，探讨其对微塑料表面特性和功能的影响。研究假设认为，蜗牛的摄食行为会改变微塑料的表面特性，其消化过程则会重塑塑isphere的微生物群落，进而影响塑isphere的功能。此外，塑isphere的功能变化可能与病毒群落的动态密切相关，尤其是温和病毒和烈性病毒在塑isphere中可能发挥不同的调控作用。

在实验设计方面，研究团队选择了淡水苹果蜗牛作为模型生物，基于其在淡水生态系统中的广泛分布、对污染的耐受性以及多样化的摄食方式。这些特性使得苹果蜗牛成为研究微塑料在生物体内变化的理想对象。研究发现，蜗牛的摄食行为显著影响了其对微塑料的摄入量，而鱼粉的添加则进一步提高了摄入率。此外，雄性蜗牛的摄食率高于雌性，且对EPS的偏好性高于PS。这些结果表明，蜗牛的摄食行为在微塑料的生态循环中具有重要作用，其性别差异和食物来源的选择可能对微塑料的环境命运产生影响。

蜗牛的消化过程对微塑料的表面特性产生了显著影响。实验结果显示，消化过程不仅导致EPS的碎片化，还改变了PS和EPS的表面化学性质，使其发生氧化反应。这种物理和化学的变化可能影响微塑料在水体中的迁移和降解速率，进而改变其对环境的潜在影响。研究还发现，蜗牛的消化过程对塑isphere中的抗生素抗性基因（ARGs）和甲烷生成途径产生了抑制作用，而对硝化作用和EPS的人类健康抗性风险（HHRR）则产生了增强作用。这些结果表明，蜗牛的消化行为不仅改变了微塑料的物理形态，还通过微生物群落的变化，对塑isphere的功能产生了深远影响。

值得注意的是，蜗牛的消化过程对塑isphere中的病毒群落产生了比对细菌更大的影响。这一发现凸显了病毒在塑isphere功能调控中的重要性。研究进一步揭示，温和病毒携带了更多的ARGs，这可能与其对塑isphere微生物群落的促进作用有关。而烈性病毒则携带了更多的辅助代谢基因（AMGs），这些基因可能与PS降解细菌的减少有关。两种病毒策略在碳、氮和硫的生物地球化学循环中表现出不同的关联性，这表明病毒在塑isphere的生态功能中可能具有多重作用。

综上所述，本研究通过分析蜗牛对微塑料的摄食和消化行为，揭示了动物摄食如何影响微塑料的表面特性和塑isphere的功能。研究结果表明，蜗牛的消化过程不仅加速了微塑料的碎片化和老化，还通过改变塑isphere的微生物群落，对其功能产生了显著影响。其中，病毒群落的变化在塑isphere功能的重塑中发挥了关键作用。这些发现对于理解微塑料在生态系统中的循环和生态风险具有重要意义，也为未来研究提供了新的视角。通过深入探讨动物摄食行为与塑isphere功能之间的关系，本研究为评估微塑料对环境的潜在影响提供了重要的科学依据。