水源保护对遏制抗生素抗性基因（ARGs）污染的关键作用：基于清洁生态系统的微生物源追踪研究

本研究针对环境中抗生素抗性基因（ARGs）污染源不明的问题，通过16S rRNA基因测序和高通量定量PCR技术，解析了清洁生态系统中水、土壤、动物及其寄生载体间的ARGs传播规律。研究发现水体是ARGs扩散的核心媒介（贡献土壤54.78%、动物19.40%），而80%水体ARGs源自动物体表及粪便。研究为阻断ARGs环境传播提供了精准防控策略，发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》。

　　

抗生素耐药性已成为全球公共卫生的重大威胁，每年导致约70万人死亡，若不加以控制，2050年相关死亡人数预计将超过癌症。这一危机的核心在于抗生素抗性基因（ARGs）在环境中的传播，而水体、土壤和动物间的复杂交互使得污染源头难以追溯。更棘手的是，移动遗传元件（MGEs）加速了ARGs在细菌间的水平转移，但不同环境介质对ARGs传播的具体贡献始终缺乏量化证据。

兰州大学公共卫生学院的研究团队选择甘肃岷县一处远离人类活动的清洁生态系统，通过多组学方法揭示了ARGs的传播网络。研究采集了放牧绵羊的粪便、体表寄生虫（蜱和羊蜱蝇）、土壤及溪流水体样本，运用16S rRNA基因测序解析微生物群落，采用高通量定量PCR检测247种ARGs，并创新性地应用快速期望最大化微生物源追踪（FEAST）模型量化各介质的贡献率。

关键技术方法包括：1）基于V3-V4区的16S rRNA测序分析细菌群落；2）Wafergen Smartchip平台检测ARGs和MGEs；3）FEAST算法计算ARGs来源贡献；4）网络分析和方差分解（VPA）解析驱动因素。

研究结果：

3.1 微生物群落分布特征

粪便中厚壁菌门（Firmicutes）占比70.35%，而水体、土壤和寄生虫以变形菌门（Proteobacteria）为主。羊蜱蝇体内巴尔通体（Bartonella）相对丰度达53.10%，提示其作为人畜共患病载体的潜在风险。

3.2 ARGs分布规律

共检出143种ARGs，土壤携带量最高（96种）。粪便中多药耐药基因占比超35%，羊蜱蝇中大环内酯-林可酰胺-链阳霉素B（MLSB）类ARGs占52%。

3.3 传播机制解析

细菌群落结构解释47.1%的ARGs变异，远高于MGEs（0.47%）。网络分析显示水体中4种MGEs与22种ARGs显著关联，表明水体是HGT热点区域。

3.4 来源贡献量化

FEAST模型显示：水体贡献土壤ARGs的54.78%，而动物粪便和体表寄生虫（羊蜱蝇）分别贡献水体ARGs的40.77%和35.69%。值得注意的是，动物间通过寄生虫传播ARGs的比例不足13%，远低于病原体的传播效率。

这项研究首次量化了清洁生态系统中ARGs的自然传播网络，颠覆了三个传统认知：1）细菌宿主而非MGEs主导ARGs分布；2）水体是ARGs传播的"超级枢纽"；3）动物体表寄生虫在ARGs传播中的作用有限。该成果为精准防控提供了新思路——保护水源免受动物粪便污染可阻断超75%的ARGs环境传播链。研究还发现羊蜱蝇携带高丰度巴尔通体，提示需关注这类寄生虫的人畜共患病风险。尽管存在未解析的污染源（如饮食影响），但这项基线研究为评估人类活动对ARGs传播的干扰提供了重要参照。

论文的创新性在于将微生物生态学理论与环境健康政策需求相结合：通过锁定"水-动物"这一关键传播路径，使得在复杂环境中实施靶向干预成为可能。未来研究可在此基础上，进一步解析农牧业活动中抗生素使用与ARGs传播的剂量-效应关系，为制定基于生态安全的抗生素管理政策提供科学依据。