引言
抗生素抗性（AMR）已升级为21世纪最严重的公共卫生危机之一，威胁到数十年来医学的进步（Cui et al., 2020）。虽然AMR的临床影响已有充分记录，但自然环境越来越多地被认为是抗生素抗性基因（ARGs）进化和传播的庞大、动态的储存库和反应器（Pruden et al., 2006; Zhu et al., 2017）。ARGs存在于各种生态系统中，从原始的冰川融水（Mao et al., 2023）和河流网络（Grenni, 2022）到农业土壤（Du et al., 2022）以及动物胃肠道（Liu et al., 2022）。与此同时，塑料垃圾的指数级积累在环境中产生了一种新型的持久性人为物质。微塑料（MPs，通常定义为单位直径小于5毫米的塑料颗粒）作为一种全球分布的持久性污染物，正在从根本上重塑环境微生物的生态位，并可能以前所未有的规模加速ARGs的跨环境传播（Thacharodi et al., 2024; Thompson et al., 2004）。
与沉积物或有机碎屑等自然颗粒不同，微塑料具有独特的物理化学特性——包括高疏水性、耐用性和吸附化学污染物的能力——这使它们成为微生物定植的理想栖息地，通常被称为“塑料圈”（González-Pleiter et al., 2021; Zettler et al., 2013）。越来越多的有力证据表明，微塑料不仅作为ARGs的被动物理载体，还是驱动抗生素抗性进化的“活跃培养基”。例如，最近的研究表明，微塑料显著增加了细菌宿主之间接合质粒的转移频率（Arias-Andres et al., 2018; Huang et al., 2025），同时改变了细菌的应激反应途径以促进ARGs的传播（Jiang et al., 2025; Li et al., 2025）。此外，与周围浮游环境相比，微塑料相关的生物膜中抗生素抵抗性细菌（ARBs）和ARGs的丰度显著更高（Bhardwaj et al., 2025）。这些发现表明，塑料圈提供了一个独特的生态位，在这个生态位中，密集的微生物种群、胞外聚合物物质（EPS）和共同选择的污染物（如重金属和抗生素）共同作用，增强了抗生素抗性。
然而，目前关于微塑料与ARGs相互作用的研究存在一个关键的认识盲点：自然环境中的纯净微塑料几乎不存在，而环境老化是决定微塑料表面ARGs动态变化的核心驱动力。一旦释放到环境中，微塑料就会受到无情的物理、化学和生物风化过程的影响，包括紫外线（UV）光氧化、机械破碎、热降解和微生物生物降解（Arpia et al., 2021; Tang, 2024）。这一老化过程从根本上改变了微塑料的固有特性。它通过形成微裂纹和孔隙增加了它们的表面积（SSA），引入了具有亲水性的含氧功能基团（如羰基和羟基），并触发了有毒添加剂或可溶性有机碳（DOC）的渗出（Li et al., 2025; Yuan et al., 2022）。这些由老化引起的物理化学性质的剧烈变化不可避免地重塑了微塑料与微生物群落以及游离DNA之间的界面相互作用，从而深刻影响了ARGs的吸附、定植和水平基因转移（HGT）。
尽管认识到微塑料老化的重要性，现有文献关于其对ARGs丰度影响的发现仍然非常零散且常常相互矛盾。一方面，许多研究认为老化会增强ARGs的富集。表面积的增加和表面粗糙度的提高为生物膜的发展提供了更多附着点，而可生物降解微塑料（如PLA、PHA）释放的碳源可以刺激微生物的代谢活动和HGT（Chen et al., 2024; Luo et al., 2023; Shi et al., 2021）。另一方面，一些最近的研究报告称，在长期自然或紫外线老化后，ARGs的丰度反而减少。这种抑制作用归因于老化塑料表面持续产生的活性氧物种（ROS，如·OH），它们会引起严重的氧化应激，破坏细胞膜，并抑制ARBs的增殖（Cholewińska et al., 2025; Zhai et al., 2025）。这种高度的异质性和矛盾的发现表明，老化微塑料对ARGs的影响不是一个简单的线性促进过程，而是一个由聚合物特性、环境基质、老化时间和特定抗性机制共同介导的复杂动态过程。例如，关于可生物降解微塑料与非可生物降解微塑料上ARGs的富集模式是由表面积还是化学渗出物驱动的，仍存在争议（Sun et al., 2021; Yang et al., 2022）。此外，特定抗生素抗性机制（如外排泵与目标修饰）对老化微塑料所施加的选择压力的不同反应仍大部分未被探索。
为了超越单个实验系统的局限性，并揭示微塑料老化与ARGs之间动态演变的普遍规律，迫切需要采用系统的元分析方法来深入整合和批判性地评估全球数据。元分析是一种强大的统计框架，可以综合各种发现，解决不一致性，并识别在孤立研究中不可见的宏观生态模式（Hu et al., 2022）。虽然之前的综述总结了MPs与微生物之间的一般相互作用，但专门针对MPs的老化及其对抗性基因组的多方面影响的综合定量分析仍然缺失。
为了填补这一关键的知识空白，本研究进行了全面的系统元分析，涵盖了同行评审的文献，以严格评估环境老化如何调节微塑料上ARGs的丰度和传播。本研究旨在解答以下核心科学问题：（1）量化MPs特性（聚合物类型、可生物降解性、表面积（SSA）和环境基质（如垃圾填埋场渗滤液、废水、土壤）对ARGs的相对和绝对丰度的影响；（2）阐明ARGs——按抗性机制（如抗生素失活、外排泵和目标修饰）——以及移动遗传元素（MGEs）对不同老化方式和持续时间的差异反应；（3）绘制ARGs富集的时间动态，测试老化时间与ARGs丰度之间的关系是否遵循非线性轨迹而非简单的单调增加。通过分离塑料老化和ARGs传播之间的复杂相互作用，本研究为塑料圈的生态风险提供了前所未有的见解，为未来的环境风险评估和塑料污染缓解策略提供了重要的科学基础。
章节片段
数据收集和提取
本系统综述和元分析完全按照2020年系统综述和元分析的优先报告事项（PRISMA）指南（Page et al., 2021）进行和报告。进行了全面的文献检索，以识别2010年1月1日至2025年12月31日期间发表的所有探讨微塑料（MPs）老化对抗性基因（ARGs）的相对或绝对丰度影响的同行评审原创研究文章。
微塑料老化对ARG相对丰度的总体影响和亚组分析
在382个独立观察结果中，微塑料老化显著增加了MP表面上抗生素抗性基因（ARGs）的相对丰度（总体加权平均值lnRR = 0.61，95% CI 0.37–0.85；图1a）。这相当于平均增加了约84%（从lnRR反转换而来）。观察结果之间的异质性很大（QM = 91.54，p < 0.001），这证明了使用混合效应模型和亚组划分的合理性。
微塑料老化与ARGs增殖的机制联系：从被动载体到活跃培养基
微塑料（MPs）的普遍分布和抗生素抗性基因（ARGs）的惊人增殖是人类世的两个标志性环境危机。在我们对701个观察结果的全面综述中，老化后的MPs一致且显著地增强了ARGs的相对和绝对丰度（图1，图2a）。这一总体趋势挑战了将MPs仅视为污染物传输被动载体的传统观点。
结论
对701个观察结果的元分析表明，微塑料老化增强了ARGs的绝对和相对丰度，并重塑了塑料圈抗性基因组的时间动态。ARGs的绝对丰度在MPs老化中期（约15天）达到峰值，而相对丰度呈现U形轨迹（最低点约为37.5天）。作为一个工作假设，这种起伏模式可能涉及老化初期的非选择性生物量激增，从而驱动了ARGs的绝对丰度。
CRediT作者贡献声明
朱青：正式分析。王一菲：正式分析。王欣怡：正式分析。金志辉：正式分析。龚萍：资金获取，概念化。姚怀英：概念化。
资金支持
本工作得到了中国国家自然科学基金 [资助编号 42577030]的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢编辑和匿名审稿人对本手稿的宝贵评论和建议。本工作得到了中国国家自然科学基金 [资助编号 42577030]的支持。
朱青|王一菲|王欣怡|金志辉|龚萍|袁明|姚怀英
