《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：Gut and fecal microbial community responses of a marine copepod to Micro(Nano)plastics
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本研究针对海洋微纳米塑料污染对关键浮游动物桡足类的生态风险问题，通过AIEgen荧光探针和宏基因组学技术，揭示了MNPs暴露导致桡足类肠道菌群滞留增加（MPs/NPs组肠道细菌荧光强度分别上升51.8%/74.4%）和粪便菌群丰度下降（41.4%/52.0%）的失衡现象，发现粪便微生物多样性降低且塑料降解相关功能基因显著上调，为评估MNPs对海洋碳循环的潜在干扰提供了关键证据。
海洋中漂浮的塑料垃圾正在以每年4亿吨的速度涌入，其中直径小于5毫米的微塑料和小于1微米的纳米塑料，因其与浮游生物食物尺寸相似，极易被海洋浮游动物误食。桡足类作为海洋中数量最庞大的浮游生物群体，不仅是碳循环的关键环节，更被研究者称为"海洋中的微生物热点"——其肠道内富集的微生物丰度远超周围水体。当微纳米塑料进入桡足类消化道，是否会破坏其肠道微生态平衡？这种扰动又如何通过粪便微生物影响海洋生物地球化学过程？这些科学问题亟待解答。
近日发表于《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》的研究首次通过多维度技术揭示了这一生态链式反应。香港城市大学能源与环境学院的研究团队以西北太平洋代表性桡足类中华哲水蚤为模型，通过创新性地运用聚集诱导发光探针结合宏基因组学技术，系统阐释了微纳米塑料对桡足类肠道-粪便微生物轴的结构与功能扰动。
关键技术方法包括：采用特异性AIEgen细菌探针实现肠道细菌原位可视化定量；对采集自福建东山岛海域的中华哲水蚤进行200 μg/L浓度下48小时微米级和纳米级聚苯乙烯塑料暴露实验；通过Illumina NovaSeq平台对粪便样本进行宏基因组测序；利用MEGAHIT等生物信息学工具进行基因组装和功能注释。
3.1. MNPs扰动桡足类肠道和粪便细菌群落
通过荧光成像技术发现，中华哲水蚤肠道细菌主要聚集在中肠前部，形成特征性簇状结构。微纳米塑料暴露导致肠道细菌滞留现象显著：与对照组相比，5微米和50纳米塑料暴露组的肠道细菌簇平均荧光强度分别增加51.8%和74.4%，而粪便中细菌丰度相应下降41.4%和52.0%。三维成像显示塑料颗粒与细菌共同嵌入粪便颗粒核心，证实微生物-塑料复合体的形成。研究人员指出，这种"肠-粪"菌群平衡破坏可能与塑料引起的肠道通过时间延长有关。
3.2. MMPs诱导粪便微生物群落变化
宏基因组分析显示，暴露组粪便微生物群落多样性显著降低，核心菌群假海杆菌相对丰度下降18.7-20.5%，而潜在塑料降解菌嗜冷杆菌丰度激增57.0-107.2。Beta多样性分析表明微纳米塑料暴露使菌群结构趋于同质化，群落组成差异指数从对照组的0.200降至0.058-0.110。值得注意的是，尽管90.94%的菌属为各组共有，但塑料关联菌属的显著富集改变了群落生态位分配。
3.3. MMPs诱导粪便微生物功能变化
功能基因组学分析发现，暴露组中与塑料降解相关的苯甲酸代谢通路显著上调，而鞭毛组装和生物膜形成等定殖相关功能被抑制。在碳水化合物活性酶谱系中，糖基转移酶保持稳定占比，但具体菌属功能贡献发生重构：假海杆菌对糖基转移酶的贡献度下降18.8%，而玫瑰杆菌和嗜冷杆菌的贡献分别增加38.9%和90.1%。这种功能冗余现象表明微生物群落短期内可通过物种替代维持核心代谢功能。
该研究揭示了微纳米塑料通过破坏桡足类"肠道-粪便"微生物轴，潜在影响海洋碳循环过程的作用机制。虽然短期暴露下微生物群落表现出功能冗余，但核心菌群的丧失和塑料降解菌的富集，可能使生态系统在面对持续污染压力时变得脆弱。研究建立的多维度评估框架为深入理解颗粒污染物对海洋关键物种的生态风险提供了新视角，对完善海洋塑料污染风险评估体系具有重要科学价值。
