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浮游植物与细菌的相互作用影响生态系统功能和生物地球化学循环，其携带和传播抗生素抗性基因（ARGs）威胁全球健康。研究人员探究藻际微生物组和 ARGs 富集的生态过程。结果表明微藻宿主对其影响显著，污染水体会强化这种作用，为相关研究提供依据。
在神秘的水生世界里，浮游植物和细菌就像两个紧密合作的伙伴，它们之间的互动深刻影响着整个生态系统的运转，从能量的流动到各种物质的循环，都离不开它们的 “努力”。然而，这对伙伴却暗藏危机，浮游植物和细菌携带并传播抗生素抗性基因（ARGs）的巨大潜力，如同潜伏的 “定时炸弹”，对全球 “同一健康”（One Health）理念下的人类健康、动物健康和生态环境健康构成了严重威胁。目前，科学家们对于藻际（围绕单个藻类细胞的微环境，藻类与细菌在其中密切互动）微生物组的组装机制，以及与之相伴的抗生素抗性组的携带规律，了解还十分有限。就好比在黑暗中摸索，虽然知道前方有重要的东西等待发现，但却看不清道路。为了揭开这些谜团，推动相关领域的研究进展，有研究人员开展了深入研究，该研究成果发表在《Environmental Pollution》杂志上。
研究人员来自未知研究机构。他们通过对不同淡水生态系统进行实地考察，还精心设计并实施了一系列独立且可重复的共培养实验。研究发现，在自然生态系统和实验控制条件下，藻类藻际中的细菌和相关 ARGs 相较于周围水体都出现了显著富集的现象，这意味着藻际成为了微生物活动和 ARGs 传播的热点区域。不同藻类物种对藻际细菌的招募存在明显差异，但同一藻类物种内却表现出一致性，并且藻类特定的细菌群落组成在两次独立接种实验中趋于一致，充分显示出藻际微生物组组装具有宿主特异性。而且，早在藻类的迟缓期就能察觉到宿主特异性的特征，随着藻类的生长发育，这种特征愈发明显，说明藻类的物种类型决定了细菌类群与宿主之间的共生关系。此外，细菌群落主导了藻际中 ARG 谱的形成，随着藻类的生长，宿主特异性的藻际 ARG 富集作用不断增强。受污染的水体显著刺激了宿主对藻际细菌群落的定向选择，促使抗生素抗性组大量增殖，不过这些细菌群落也增强了微藻对污染胁迫的适应能力。这一研究为理解藻际微生物组和 ARGs 富集的生态过程提供了重要依据，对评估水生生态系统健康和防控 ARGs 传播意义重大。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是对不同淡水水体的微藻群落进行采样和定量分析，样本取自中国陕西省咸阳市 3 种不同类型、富营养化和污染程度各异的水体；二是通过 β - 多样性分析等手段，研究藻际细菌的 ARG 谱特征，以此探究藻际微生物组和 ARGs 的相关规律。
下面具体来看研究结果：
- 定量分析微藻群落：2021 年 6 月，研究人员在中国陕西省咸阳市，从渭河市区段、小韦河（农村河流）和小西湖这 3 种不同类型的水体中采集微藻样本。在每个采样点，沿着河流或湖泊采集 50 厘米深的表层水，每个点采集 3 份重复样本。
- 藻际富集细菌和 ARGs：尽管城市河流、农村河流和湖泊在营养物质、污染物水平以及藻类组成上存在明显差异，但来自这 3 种不同水体的藻类群落藻际，都一致地含有显著更多数量的细菌，并且比周围水体富集了更多的 ARGs（p < 0.01） 。通过 β - 多样性分析发现，藻际细菌的 ARG 谱呈现出独特的模式。
研究结论表明，藻类宿主在塑造藻际细菌群落的组装和 ARGs 的富集方面发挥着关键作用。在讨论部分，研究人员指出，微藻和细菌是大多数水生群落的核心组成部分，它们的相互作用对水生生态系统的能量流动和生物地球化学过程有着重要的调控作用。然而，目前仍然缺乏一个统一的理论或框架来解释驱动微生物组装和抗生素抗性组动态变化的生态过程。这一研究虽然取得了重要成果，但也为后续研究提出了新的挑战和方向。其重要意义在于，不仅让我们对藻际微生物组和 ARGs 的生态过程有了更深入的认识，而且为评估和保护水生生态系统健康、制定合理的 ARGs 防控策略提供了科学依据，有助于在全球 “同一健康” 的大背景下，更好地保障人类、动物和生态环境的健康。
