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本综述聚焦极地冰川前缘抗生素耐药基因（ARGs），揭示其在气候变化下通过冰川和永久冻土融化释放的风险。研究发现 154 种 ARGs，与移动遗传元件（MGEs）密切相关，Actinomycetota 和 Pseudomonadota 为主要携带菌门，环境因子（如 pH、TOC）影响其分布，为全球健康安全提供关键基线数据。
极地冰川前缘抗生素耐药组的组成与分布特征
本研究对北极和南极冰川前缘 43 个宏基因组进行分析，共鉴定出 154 种抗生素耐药基因（ARGs）。其中，杆菌肽耐药基因最为丰富，占比 32.1%，其次为利福霉素、磷霉素、万古霉素、四环素和 β- 内酰胺类耐药基因。北极冰川前缘的 ARGs 丰度范围为 2.7×10-3至 1.2×10-1拷贝 / 16S rRNA 基因拷贝，高于南极的 4.3×10-3至 2.7×10-2拷贝 / 16S rRNA 基因拷贝。不同地理区域的 ARGs 组成存在显著差异，如北极检测到 9 种万古霉素耐药基因亚型，而南极未检出；多重耐药基因在北极和南极土壤中均占主导地位，其主要通过外排泵机制发挥作用。
移动遗传元件（MGEs）与 ARGs 的关联
研究共鉴定出 347 个 MGEs，分为 31 种类型，转座酶基因占比 61%，为最主要类型。南极冰川前缘的 MGEs 丰度（3.4×10-1拷贝 / 16S rRNA 基因拷贝）高于北极（2.7×10-1拷贝 / 16S rRNA 基因拷贝）。ARGs 的丰富度和香农指数与 MGEs 的丰富度呈显著正相关（r=0.83，P=4.5×10-12；r=0.73，P=2.2×10-8）。46 种 ARGs 与 13 种 MGEs 的丰度存在显著共丰度关系，其中 tnpA13 家族与 20 种 ARGs 相关，包括氨基糖苷类、β- 内酰胺类、多重耐药和喹诺酮类耐药基因等，表明 MGEs 在 ARGs 的水平转移中发挥重要作用。
ARGs 的宿主细菌及其致病性
优势细菌门为变形菌门（Proteobacteria，52%）、放线菌门（Actinomycetota，34%）和厚壁菌门（Firmicutes，4.72%），其中假单胞菌门（Pseudomonadota）和放线菌门是 ARGs 的主要携带菌门。通过宏基因组组装基因组（MAGs）分析，鉴定出分枝杆菌属（Mycobacterium sp.）、假单胞菌属（Pseudomonas sp.）和塔特洛克菌属（Tatlockia sp.）为主要的 ARGs 携带病原菌。例如，7 个分枝杆菌属 MAGs 携带利福霉素耐药基因（rbpA）和毒力因子基因（如 esxM），1 个假单胞菌属 MAG 和 1 个塔特洛克菌属 MAG 分别携带 ARGs 和毒力因子基因。这些病原菌可能通过 MGEs 介导的水平基因转移传播 ARGs。
环境因子对 ARGs 分布的影响
冗余分析表明，pH 和总有机碳（TOC）是影响北极和南极冰川前缘 ARGs 分布的主要环境因子。pH 与南极 ARGs 组成密切相关，而 TOC 和海拔高度则对北极 ARGs 分布影响较大。这些环境因子可能通过影响微生物群落组成和代谢活动，进而调控 ARGs 的丰度和多样性。例如，放线菌门在高 TOC 环境中更为丰富，而其作为 ARGs 的主要携带菌门，可能促进 ARGs 的积累。
研究结论与意义
本研究揭示了极地冰川前缘抗生素耐药组的组成、分布及其与 MGEs 和宿主细菌的关系，发现了潜在的病原菌及其传播风险。随着气候变化导致冰川和永久冻土融化，这些 ARGs 和耐药病原菌可能被释放到环境中，通过水平基因转移传播至其他微生物，对全球健康安全构成威胁。研究结果为理解气候变化与抗生素耐药性传播的关系提供了关键基线数据，强调了进一步研究极地抗生素耐药组的必要性，以应对这一新兴的全球健康挑战。
