土壤升温如何加剧入侵物种健康风险：非洲大蜗牛肠道抗性组的警示

全球变暖对生态和健康影响深远，研究人员以非洲大蜗牛为对象，结合 Raman-D2O 和宏基因组测序技术，探究土壤升温对其肠道微生物组中活性抗生素耐药菌（ARBs）的影响。结果发现土壤升温增加了 ARBs 活性和丰度，强调了应对气候变化与抗生素耐药问题的紧迫性。

　　在地球的生态舞台上，全球变暖正悄然改变着生物间的微妙平衡，其中，土壤升温带来的连锁反应尤为引人关注。土壤作为无数生物的家园，温度的变化不仅影响着土壤中的微生物群落，还可能通过土壤动物，对整个生态系统和人类健康产生深远影响。

就拿非洲大蜗牛（Achatina fulica）来说，它是全球闻名的入侵物种，就像生态系统中的 “破坏分子”，不仅肆意啃食农作物，破坏生态平衡，还暗藏健康隐患 —— 其体内携带着大量抗生素抗性基因（ARGs）和人类病原体。随着全球变暖，土壤温度不断攀升，人们开始担忧：这会不会让非洲大蜗牛携带的健康风险变得更大呢？毕竟，抗生素耐药性问题已经成为全球公共卫生领域的重大挑战，而气候变化与抗生素耐药之间的关系却知之甚少。在这样的背景下，为了揭开其中的奥秘，中国科学院城市环境研究所等机构的研究人员开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《Microbiome》杂志上。

研究人员采用了一系列先进的技术方法来深入探究这一问题。一方面，他们运用基于表型的单细胞拉曼光谱结合重水（D₂O）标记技术（Raman-D₂O），这种技术就像是给活跃的抗生素耐药菌（ARBs）装上了 “追踪器”，可以精准识别它们；另一方面，利用基于基因型的宏基因组测序技术，全面分析微生物的基因信息。研究样本来自厦门采集的非洲大蜗牛卵，这些卵孵化后的蜗牛被分别置于 20℃、26℃和 32℃的环境中饲养。

下面来看看具体的研究结果：

• 升温影响蜗牛肠道活性 ARBs：实验结果显示，温度对蜗牛的生长和存活影响显著。32℃时，蜗牛前期生长快，但后期死亡率大幅上升。同时，通过 Raman-D₂O 技术发现，土壤升温显著提高了 ARBs 的表型抗性水平和对抗生素的抵抗能力。例如，在头孢噻肟（beta - lactams）处理下，32℃时活性 ARBs 的比例高达 34%，远高于 26℃（17%）和 20℃（20%）时的水平。
• 升温改变微生物群落组成：温度变化对蜗牛肠道和土壤中的细菌群落组成产生了明显影响。一些主要菌属的相对丰度随温度变化呈现不同趋势，如克雷伯氏菌属（Klebsiella）和微杆菌属（Microbacterium）在高温处理下相对丰度显著增加，而柠檬酸杆菌属（Citrobacter）则减少。此外，主坐标分析（PCoA）表明，32℃处理组的细菌群落形成了独特的聚类，与 20℃和 26℃组部分重叠。
• 蜗牛肠道微生物组的基因型抗性：研究人员通过宏基因组测序获得了大量数据，从中鉴定出 21 种不同类型的 ARG，共 591 种亚型。蜗牛肠道虽然 ARG 多样性较低，但相对丰度较高。在不同温度处理下，多种抗性基因的相对丰度发生了显著变化，特别是 32℃时，一些 beta - lactamase 亚型（如 SHV、TEM、OCH、OKP 和 LEN）的组合患病率显著增加。
• 已鉴定 ARGs 的宿主细菌：研究发现，肠杆菌科（Enterobacteriaceae）是携带 ARG 的主要细菌家族。在属水平上，假单胞菌属（Pseudomonas）是携带 ARG 的 contigs 的最主要宿主，其次是肠杆菌属（Enterobacter）等。通过对培养的 ARBs 进行最小抑菌浓度（MIC）测定，验证了这些菌属的高耐药性。
• 表型响应的抗生素耐药菌：分析抗性表型和基因型之间的相关性发现，一些菌属与头孢噻肟抗性呈显著正相关，而另一些与环丙沙星抗性呈弱正相关。在高质量的宏基因组组装基因组（MAGs）中，许多携带 ARG 的 MAGs 与表型抗性水平相关，其中 γ - 变形菌纲（Gammaproteobacteria）携带的 ARG - 携带 MAGs 最多。
• 表型响应的抗生素耐药菌中的微生物次级代谢：研究人员还分析了生物合成基因簇（BGCs），发现携带 ARG 的 MAGs 中含有更多的 BGCs。这些 BGCs 编码多种生物合成产物，如非核糖体肽合成酶（NRPS）、四氢嘧啶（ectoine）等。一些同时编码 BGCs 和 ARGs 的 MAGs 与温度升高呈正相关，其中部分物种还是机会致病菌。

综合来看，这项研究揭示了土壤升温与非洲大蜗牛肠道微生物组中抗生素耐药性之间的复杂关系。土壤升温不仅增加了 ARBs 的丰度，还提高了其活性，加速了 ARGs 的增殖。同时，研究还发现了特定细菌类群，包括潜在的人类病原体，在温暖条件下对抗菌药物耐药性的威胁显著增加，并且 BGCs 赋予了 ARBs 在温暖环境中的竞争优势。这一研究结果强调了在全球气候变化背景下，应对气候变化和抗生素耐药性这两个相互关联挑战的紧迫性。虽然研究没有直接证明这些耐药菌会传播到当地生态系统或人类群体，但为后续研究指明了方向，呼吁人们关注入侵物种在全球变暖下作为抗生素抗性基因储存库的潜在作用，也为未来在自然环境中进一步研究提供了重要参考。