综述：戈壁沙漠源可传输生物气溶胶中细菌的应激适应与抗生素耐药性

这篇综述通过宏基因组学和生理学分析，揭示了戈壁沙漠源生物气溶胶在500米与3米海拔的细菌群落差异，发现高海拔样本中抗生素耐药性（如AMP、CP、TC）、细胞膜转运系统（如M00178）和环境适应功能显著富集，为长距离传播的耐药基因生态风险提供了新证据。

　　

引言

亚洲沙尘暴是微生物长距离扩散的主要途径，戈壁沙漠作为重要沙源地，其生物气溶胶通过西风带输送至东亚。这些微生物在沉降过程中需抵抗紫外线、干燥等大气胁迫，但其适应机制及对人类健康相关的抗生素耐药性（antibiotic resistance, AR）的持久性尚未明确。本研究通过气球搭载采样器在戈壁沙漠500米高空及地面3米平行采样，结合宏基因组测序和细菌分离实验，揭示了高海拔环境过滤对细菌存活及耐药基因传播的影响。

材料与方法

采样与表征
2018年4月，在蒙古戈壁沙漠的Dalanzadgad（500米）和Tsogt-Ovoo（3米）分别采集气溶胶样本，使用0.22-μm聚碳酸酯滤膜收集，并通过光学粒子计数器（OPC）监测粒径分布。样本经DAPI染色荧光显微镜计数，提取DNA后进行全基因组扩增（WGA）和Illumina HiSeq测序。

数据分析
利用Genomaple系统（v2.4.0）和KEGG数据库分析814个功能模块，计算模块完成率（MCR）。通过细菌核糖体蛋白标准化比较不同海拔功能差异。分离的细菌通过16S rRNA基因测序鉴定，并测试其对NaCl（0-30%）和抗生素（AMP、TC、CP）的耐受性。

结果

大气条件与微生物丰度
500米和3米样本的总颗粒浓度分别为1.7×10⁷和6.9×10⁷颗粒/m³，但>1.0 μm的细菌尺寸颗粒在500米显著减少。荧光显微镜显示500米样本的微生物丰度（7.3×10⁶细胞/m³）低于3米（1.6×10⁷细胞/m³），但分离的耐盐菌株比例更高。

群落结构与功能
宏基因组数据显示优势菌门为放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Bacillota）、拟杆菌门（Bacteroidota）和变形菌门（Pseudomonadota）。500米样本中，转运/调控系统（如双组分调控系统、药物外排泵）功能占比达59.4%，显著高于3米样本（41.6%）。抗生素耐药性和异源物质降解通路在高海拔样本中富集。

分离菌株的耐受性
从500米样本分离的9株菌中，90%对AMP耐药（0.25-16 mg/L），55%耐受25-30% NaCl；而3米样本的17株菌仅41%耐AMP，无一耐受>25% NaCl。一株鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas）对所有测试抗生素均表现出高水平耐药。

讨论

沙漠气溶胶的细菌适应性
高海拔的干燥和紫外线环境筛选出具有膜转运系统（如M00178）的耐胁迫菌株。双组分调控系统通过调节胞内信号增强对盐度和抗生素的交叉抗性。例如，芽孢杆菌（Bacillus）通过形成内生孢子抵抗胁迫，而放线菌（Actinobacteria）依赖生物膜聚合生存。

耐药基因传播的生态风险
沙漠干湖区域的高盐环境可能促进耐药基因（如bla_AMP、cat_CP）的富集。气溶胶长距离传输将这些基因扩散至下游，可能通过水平基因转移（HGT）增强病原体耐药性，威胁公共卫生。

结论

戈壁沙漠生物气溶胶在高空表现出显著的应激适应和耐药性特征，膜转运系统和协同抗性机制是关键驱动因素。该研究为评估沙尘介导的耐药基因传播提供了科学依据，未来需结合更大规模采样和分子动力学模拟，进一步揭示耐药基因的跨区域生态效应。