海洋环境中塑料相关病原体的宏基因组分析：揭示塑料圈特异致病菌特征及其生态风险

本研究针对海洋塑料污染引发的微生物生态风险，通过整合52项研究的16S rRNA宏条形码数据，系统分析了塑料圈(plastisphere)与其它海洋基质中潜在人类致病菌(PHPB)的分布特征。研究发现塑料表面定植着以弧菌科(Vibrionaceae)为主的独特致病菌群，其中溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)是塑料特异性生物标志物，而贝壳和木材等天然基质可能是PHPB的重要来源。该研究为评估塑料作为病原体传播载体的卫生风险提供了重要依据。

　　

海洋塑料污染已成为全球性环境危机，每年约有50万吨塑料进入海洋生态系统，这些持久性污染物在紫外线、波浪和风力作用下逐渐降解为微塑料(<5 mm)和纳米塑料(<1 mm)。更令人担忧的是，塑料表面形成的特殊生物膜群落——"塑料圈"(plastisphere)被发现可能携带对人类和水生生物有害的病原体。然而，关于塑料圈中潜在人类致病菌(PHPB)的丰度、组成及其与其它海洋基质的差异，现有研究结论存在分歧：部分学者报告塑料上病原体富集现象，另一些研究则未发现显著差异。这种认知缺口使得评估塑料作为病原体传播载体的风险面临挑战。

为解决这一科学问题，研究人员开展了迄今为止最全面的海洋塑料圈病原体宏基因组分析。通过对52项研究的16S rRNA基因测序数据进行重新处理，构建包含624,999个扩增子序列变异(ASV)的数据集，并利用专门开发的NEMESISdb病原体数据库进行精确鉴定。研究采用标准化生物信息学流程，包括DADA2算法去噪、SILVA数据库分类，以及ANCOM-BC差异丰度分析等方法，系统比较了塑料与海水、沉积物、贝壳等9类基质的微生物群落特征。

研究结果首先揭示了塑料圈的微生物组成特征。β多样性分析显示塑料圈具有显著区别于其它基质的菌群结构(PERMANOVA, R²
=0.088)，其中变形菌门(Proteobacteria)占主导(52±0.01%)，弧菌科(Vibrionaceae)在塑料表面占比达4±0.01%，显著高于多数非塑料基质。在病原体分布方面，研究鉴定出455种PHPB，占全部ASV的0.6%。塑料样本中PHPB相对丰度(5.03±12.53%)显著高于海水(1.56±6.89%)，特别是在地中海、中国海等区域差异更为明显。

关于塑料圈的特异性病原体特征，研究发现106种PHPB为塑料独有，占全部检出病原体的23%。通过ANCOM-BC分析鉴定出6种塑料特异性生物标志物，包括痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes)、皮氏罗尔斯顿菌(Ralstonia pickettii)和溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)等。值得注意的是，弧菌科占全部PHPB读数的32%，其中溶藻弧菌和创伤弧菌(Vibrio vulnificus)是最丰富的ASV。

在病原体来源追踪方面，SourceTracker分析表明海水贡献了14±17%的塑料PHPB，而贝壳和木材等天然基质也可能是重要来源。特别在某些研究中，石头对塑料病原体的贡献高达84±15%。然而，大部分(约70%)塑料PHPB与海水共享，且仍有相当比例的病原体来源无法解释，提示可能存在陆地来源污染或稀有菌群的转移。

讨论部分强调了三个关键发现：首先，尽管塑料的PHPB丰度和多样性与其他固体基质相当，但其独特的菌群结构和特异性病原体标志物(如溶藻弧菌)表明塑料具有特殊的微生态位。其次，塑料的高持久性和流动性使其成为比天然基质更有效的病原体传播载体。最后，研究揭示了当前塑料圈研究存在的标准化不足问题，特别是引物选择和实验设计的异质性显著影响结果可比性。

这项发表在《Marine Pollution Bulletin》的研究具有重要现实意义：一方面为评估塑料污染对人类健康和海洋生态系统的风险提供了科学依据，另一方面指出需要建立更标准化的研究方法来准确评估塑料作为病原体载体的作用。研究结果特别警示，随着海洋塑料污染的持续加剧，塑料介导的病原体传播可能对水产养殖业和海鲜食品安全构成潜在威胁，亟需引起监管部门和公共卫生领域的重视。