北极海洋沉积物中抗生素抗性基因(ARGs)与微生物组的互作机制及生态风险研究

为解决全球抗生素抗性基因(ARGs)污染对极地生态系统的威胁，研究人员通过qPCR和16S rRNA测序技术，首次系统解析了北极楚科奇海域沉积物中ARGs的分布特征及其与微生物群落的关系。研究发现ARGs丰度与采样位点显著相关，其中sul1和blaTEM的潜在宿主为酸杆菌门(Acidobacteriota)，揭示了极地环境中微生物驱动ARGs传播的新机制，为全球ARGs治理提供了极地特异性数据支撑。

　　

随着抗生素的过度使用，抗生素抗性基因(ARGs)已成为全球公共卫生和生态安全的重大威胁。令人担忧的是，这些"看不见的污染物"已通过人类活动和洋流扩散抵达地球最后的净土——北极。极地冰川融化、科考活动增加以及洋流运动，正在加速ARGs在北极环境中的传播。然而，目前对北极沉积物中ARGs的多样性、分布规律及其与微生物群落的关系仍缺乏系统认知。

中国极地研究中心的研究团队在《Marine Environmental Research》发表的最新研究中，利用"雪龙2号"科考船在楚科奇海域(69°N-78°N)采集7个站位的沉积物样本，通过定量PCR(qPCR)检测6类典型ARGs(sul1、tetA、bla_TEM、aphA、qnrA)和整合子intI1的丰度，结合16S rRNA基因测序解析微生物群落结构，并运用Mantel检验分析二者的相关性。

研究区域与样本特征
采样区域覆盖北极东西向160°W-176°W的梯度带，7个站位(BJ1-BJ7)沉积物样本通过PVC管采集后-20°C保存。样本的经纬度差异为研究环境因素对ARGs分布的影响提供了天然实验场。

ARGs的分布规律
qPCR结果显示：BJ2和BJ3站点的ARGs绝对丰度最高，而BJ5和BJ7的相对丰度突出。其中磺胺类抗性基因sul1和β-内酰胺酶基因bla_TEM的分布呈现显著空间异质性，暗示不同地理位置可能受到差异化的人类活动影响。

微生物群落特征
16S rRNA测序揭示所有样本均以变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门，但各站点群落相似性低。值得注意的是，属水平存在大量未分类菌群，表明北极沉积物中可能蕴藏着未被认知的微生物资源。

ARGs与微生物的互作机制
Mantel检验首次发现：酸杆菌门(Acidobacteriota)与sul1、bla_TEM的丰度显著相关，暗示该菌门可能是这两类ARGs的潜在宿主。这一发现为理解极地环境中ARGs的传播提供了新的生物学线索。

该研究首次绘制了楚科奇海域ARGs的分布图谱，证实了极地环境作为ARGs"全球仓库"的重要地位。特别值得注意的是，研究揭示了地理位置通过影响微生物群落结构间接调控ARGs分布的双重机制，为预测气候变化下ARGs的传播路径提供了理论框架。研究强调，随着北极冰盖融化加速，需建立极地特异的ARGs监测网络，这对完善全球抗生素耐药性治理策略具有里程碑意义。