《Total Environment Engineering》：Microbial community structure and pathogen persistence in tropical drinking water distribution systems: the role of seasonality and treatment
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本研究针对热带岛屿饮用水系统中真核微生物（尤其是自由生活阿米巴FLA）与细菌群落的相互作用及季节动态尚不明确的问题，通过为期一年的多组学分析，揭示了季节变化和水处理工艺是塑造微生物群落结构的关键因素，发现即使经过处理，系统中仍存在致病性FLA（如耐格里虫N. fowleri）及其相关的细菌群落，强调了在气候脆弱地区采用综合性监测方法对保障饮用水安全的重要性。
当我们打开水龙头，清澈的自来水奔涌而出时，大多数人会理所当然地认为这是安全无害的。然而，看似纯净的饮用水其实是一个复杂的生态系统，蕴含着丰富的微生物生命。在热带岛屿地区，确保饮用水安全更是面临着独特挑战：高温环境会加速消毒剂衰减，老化管网易受暴雨渗透，而传统监测主要关注细菌指标，对真核微生物特别是自由生活阿米巴（Free-Living Amoebae, FLA）的了解甚少。
自由生活阿米巴不仅是潜在病原体（如福氏耐格里虫N. fowleri可引起原发性阿米巴脑膜脑炎），更是多种细菌的“特洛伊木马”。它们能吞噬军团菌Legionella、假单胞菌Pseudomonas等致病菌，并为这些细菌提供抵御消毒剂的庇护所。在气候变化加剧的今天，理解热带饮用水系统中微生物群落的动态变化，对于保障公共卫生安全具有紧迫意义。正是基于这些挑战，由Youri VINGATARAMIN、Isaure QUETEL、Nina ALLOUCH和Isabel MARCELINO组成的研究团队，在《Total Environment Engineering》上发表了他们对瓜德罗普岛饮用水分布系统（Drinking Water Distribution Systems, DWDS）中微生物群落的全方位解析。
为了深入探究这一复杂生态系统，研究人员开展了一项为期一年的系统研究。他们从瓜德罗普岛17个饮用水分布系统中采集了90个水样，覆盖雨季和旱季，包括未经处理的河水、地下水以及处理后的水库水和终端自来水。研究采用了综合方法：通过高通量16S和18S rRNA基因测序分析细菌和真核微生物群落多样性；利用选择性培养方法（在30、37和44°C下用大肠杆菌E. coli或酵母富集）获得可培养的真核微生物；结合传统微生物学指标（如大肠杆菌E. coli、肠球菌）和理化参数（pH、浊度、余氯等）进行评估；运用距离基于冗余分析（dbRDA）和共现网络分析探究环境因子与微生物群落的关系。
3.1. 水质评估
微生物学分析显示所有样品均符合标准，大肠杆菌E. coli和肠球菌水平均低于15 CFU/100 mL。理化参数在雨季和旱季间存在差异，水温在21.8-34.6°C之间，余氯浓度常超过0.5 mg/L但低于WHO限值5 mg/L。浊度多数样品符合标准（0.5-2 NFU），但雨季有更多样品处于上限范围。
3.2. 水处理和季节性对真核微生物群落的影响
研究显示，自由生活阿米巴在瓜德罗普岛饮用水系统中广泛存在。简毛虫Vermamoeba（29.65%）、耐格里虫Naegleria（19.52%）和棘阿米巴Echinamoeba（11.29%）是优势属。值得注意的是，即使在处理后的水中也检测到了致病性福氏耐格里虫N. fowleri和棘阿米巴Acanthamoeba spp.。雨季的真核微生物多样性显著高于旱季，且未处理水中的多样性高于处理水。
3.3. 水处理和季节性对自由生活细菌群落的影响
细菌群落以沙门氏菌Salmonella（47.11%）、克雷伯菌Klebsiella（8.48%）和肠杆菌Enterobacter（8.34%）为主。与水处理相比，季节性变化对群落结构的影响更为显著。雨季期间，细菌群落的多样性在处理水中明显降低，表明水处理对微生物群落有显著筛选作用。
3.4. 阿米巴相关细菌的鉴定
研究发现，阿米巴相关细菌群落与自由生活细菌群落存在明显差异。假单胞菌Pseudomonas（8.76%）和柄杆菌Pelomonas（6.61%）在所有水样和季节中持续存在。阿米巴相关细菌的多样性显著高于自由生活细菌，表明阿米巴作为选择性微环境，庇护了特定的细菌类群。
3.5. 影响DWDS中阿米巴存在的非生物和生物参数
在未处理水中，浊度是影响阿米巴群落的最重要因素，与福氏耐格里虫N. fowleri、棘阿米巴Acanthamoeba spp.和洛氏耐格里虫N. lovaniensis的存在密切相关。在处理水中，余氯是唯一具有显著影响的因子。共现分析揭示了阿米巴与细菌类群间的特异性相互作用模式，如福氏耐格里虫N. fowleri与芽单胞菌Blastomonas存在独特的正相关关系。
这项研究首次全面揭示了热带小岛屿环境中饮用水分布系统的微生物群落特征，超越了传统粪便指标监测的局限。研究发现，即使经过处理，饮用水系统中仍存在 clinically relevant bacteria 和致病性自由生活阿米巴，这些微生物通过形成生物膜和细胞内共生等策略抵抗消毒处理。季节变化，特别是雨季的径流输入，显著增加了微生物多样性。研究强调了浊度和余氯作为关键环境驱动因子对微生物群落的影响。
尤为重要的是，研究发现阿米巴相关细菌群落与自由生活细菌群落存在明显差异，且多样性更高，证实了阿米巴作为细菌环境储存库的作用。福氏耐格里虫N. fowleri与芽单胞菌Blastomonas的特异性共现关系，为开发针对性的生物指示剂提供了新思路。
这项研究揭示了热带岛屿饮用水系统中隐藏的微生物复杂性，对现有消毒工艺的有效性和监测体系的完整性提出了挑战。在气候变化背景下，热带地区面临着基础设施脆弱、温度升高、极端天气事件增加等多重压力，采用高通量、分子水平的监测工具对于保障饮用水安全和公共卫生至关重要。研究为开发更加精准、有效的饮用水安全管理策略提供了科学依据，特别是在气候脆弱地区，需要采取综合性监测方法，重点关注宿主-病原体相互作用等隐性风险，才能真正保障饮用水的微生物安全。
