在气候变暖背景下，无脊椎动物肠道病毒组有助于微生物适应多种药物环境

《Microbiome》：Invertebrates gut viromes mediate microbial adaptation to pharmaceutical diversity under warming

　　

摘要

背景

药物污染是一种日益严重的环境问题，它可能扰乱微生物群落和生态过程，而气候变暖则进一步加剧压力，带来广泛的生态后果。诸如弹尾目昆虫之类的土壤无脊椎动物体内存在着对宿主健康和生态系统稳定至关重要的肠道微生物组，但这些微生物群落——尤其是病毒群落——在药物污染与气候变暖共同作用下的反应仍不明确。在此，我们通过使用Folsomia candida进行控制性微宇宙实验，研究药物多样性及温度波动如何通过细菌与病毒的相互作用共同影响肠道微生物组。

结果

药物多样性显著降低了F. candida肠道病毒群的α多样性，这一现象在周边土壤中并未出现。昼夜温度变化增加了溶原性噬菌体的比例，同时增强了如ACADM和nrdA这样的辅助代谢基因的表达。在Escherichia coli BL21中的功能验证表明，这些基因能够减轻氧化应激并提高宿主对高温的耐受性。相反，多种药物则增加了裂解性噬菌体的比例，这类噬菌体可能通过“胜者通吃”的机制促进营养物质循环，进而激活参与药物降解的细菌种类。此外，气候变暖还加剧了药物多样性对肠道细菌群落的破坏，并强化了细菌与病毒之间的共存网络。

结论

我们的研究结果表明，在化学物质与气候压力共同作用下，肠道病毒是调控微生物适应的关键因素。通过影响宿主的适应能力及微生物动态，肠道病毒组为理解生态系统稳定性提供了机制层面的见解，同时也可能作为土壤无脊椎动物系统中药物污染与气候变暖共同作用的早期预警指标，这凸显出将病毒与微生物的相互作用纳入“同一健康”框架以进行环境风险评估的必要性。

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