《Toxicon》：Pathogenic microbiomes on jellyfish reveal health risks beyond envenomation
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摘要：水母蜇伤在沿海地区日益成为公共卫生问题，然而由毒素引起的组织损伤所导致的继发性细菌感染在很大程度上仍未被深入研究。本研究利用鸟枪法宏基因组学方法，对Rhopilema esculentum、Chrysaora quinquecirrha和Stomolophus mele
摘要：
水母蜇伤在沿海地区日益成为公共卫生问题，然而由毒素引起的组织损伤所导致的继发性细菌感染在很大程度上仍未被深入研究。本研究利用鸟枪法宏基因组学方法，对Rhopilema esculentum、Chrysaora quinquecirrha和Stomolophus meleagris三种水母的表面微生物组进行了表征，分析了细菌组成、毒力因子、抗生素抗性基因和移动遗传元件。我们观察到各物种具有明显的宿主特异性微生物组特征，其中R. esculentum携带的毒力相关基因丰度最高，并显著富集了世卫组织优先病原体，包括Staphylococcus aureus和Acinetobacter baumannii。赋予四环素、糖肽类和氟喹诺酮类耐药性的抗性基因在所有物种中均普遍存在。转座酶占移动遗传元件的45%以上，表明存在巨大的水平基因转移潜力。利用新开发的TaqMan qPCR检测方法，对包括上述三种在内的八种水母物种进行了验证，确认所有物种均携带至少一种机会性病原体。这些发现确立了水母表面作为抗生素耐药病原体储存库的潜在风险，并揭示了蜇伤后病原体暴露的一条可能但尚未证实的途径。
引言
水母蜇伤是全球沿海地区重大的公共卫生负担，据估计每年发生约1.5亿次蜇伤事件（Fernández-Alías et al., 2024; Yu, 2025）。临床治疗通常关注其急性毒理学效应（Geng et al., 2024; Liang et al., 2012; Xiao et al., 2011），然而越来越多的病例报告显示，继发性细菌感染是一种严重且可能危及生命的并发症（Daghreeri et al., 2025）。这些感染从局部蜂窝组织炎到坏死性筋膜炎乃至全身性脓毒症不等，重症患者报道有死亡病例（Li et al., 2024a）。水母刺细胞毒素引起的组织坏死所形成的创口既营养丰富又免疫功能受损，为细菌定植提供了有利条件（Lüddecke et al., 2023）。尽管这些继发性感染具有重要的临床意义，但感染病原体究竟来源于水母本身还是其他环境来源，目前尚无定论。
海洋无脊椎动物长期以来被认为拥有复杂的微生物群落，近期研究已开始表征与各种刺胞动物相关的微生物组（Kerwin et al., 2025）。水母体表构成了一个独特的生态位，其黏液分泌物为细菌生长提供了附着基质和有机营养（Barak et al., 2024）。多项基于16S rRNA基因扩增子测序的研究已揭示水母表面存在多样化的细菌组合（Chen et al., 2020; Li et al., 2024b; Liu et al., 2019），但这些方法在以足够分辨率鉴定病原物种或检测与毒力和抗生素抗性相关的功能基因方面存在固有局限。鸟枪法宏基因组学克服了这些限制，能够对分类组成和功能基因内容进行全面分析，从而在复杂微生物群落中同时评估病原体存在情况、毒力潜力和抗性决定因素（Buddle et al., 2024; Larsson and Flach, 2022）。
本研究利用鸟枪法宏基因组测序，系统地表征了三种常见水母——Rhopilema esculentum、Chrysaora quinquecirrha和Stomolophus meleagris——的表面微生物组。我们分析了细菌群落结构，鉴定了世界卫生组织（WHO）优先病原体及毒力因子，表征了抗生素抗性基因，并检测了移动遗传元件以评估水平基因转移潜力。此外，我们开发了针对四种临床重要病原体的TaqMan qPCR检测方法，并在包括上述三种在内的八种水母物种中验证了其存在。我们的研究结果表明，水母表面携带具有相当遗传活性的抗生素耐药机会性病原体，确立了这些动物作为可能被低估的传播媒介，可能对蜇伤后的继发感染有所贡献。
章节摘要
样本采集
水母样本来源于野生种群或圈养水族馆，无物种同时来自两个来源。野生S. meleagris样本于2023年8月采集自辽宁省大连附近沿海水域，R. esculentum样本于2023年9月采集自山东省青岛市。C. quinquecirrha采集自上海一家公共水族馆。其余五种物种——Phyllorhiza punctata、Chrysaora achlyos、Cotylorhiza tuberculata、
宿主特异性微生物组多样性
宏基因组测序产生了高质量数据（每样本5.85至9.04 Gb；Q20 98.60–99.33%；Q30 95.73–97.54%），宿主污染率极低（0.11–7.54%）。α多样性分析揭示了明显的宿主特异性模式（图1a-c）。C. quinquecirrha携带最丰富、最多样的细菌群落（Chao1约15,000，Shannon约10.0），而S. meleagris呈现中等多样性（Chao1约4,000，Shannon约6.0）。与此形成鲜明对比的是，R. esculentum表现出显著降低的
讨论
本研究采用宏基因组分析全面表征了水母表面的微生物群落，揭示了物种特异性毒力因子（VFs）、抗生素抗性基因（ARGs）以及潜在的临床相关细菌。我们的研究结果确立了水母表面作为机会性病原体储存库的地位，这对伤口管理可能具有重要意义；然而，尚未证明这些细菌可从水母表面直接转移至人类蜇伤创口，
结论
本研究提供了整合的宏基因组学和qPCR证据，表明水母表面携带宿主相关细菌群落，其中含有临床相关的机会性病原体和抗生素抗性决定因素。R. esculentum作为一种商业捕捞物种，携带了特别富集的多药耐药机会性病原体，包括S. aureus和A. baumannii。各物种中转座酶和ARGs的高 prevalence 表明，水母生物膜可能起到
CRediT作者贡献声明
周秋明：写作—审阅与编辑、验证、资金获取。马宇诗：写作—初稿撰写、可视化、调查、正式分析、概念构思。萧良：监督、项目管理、资金获取、概念构思。葛吟：可视化、正式分析、数据管理。刘畅：验证、资源、调查。王明可：写作—审阅与编辑、数据管理。肖子谦：验证。刘新言：正式分析。宋桐：写作
伦理声明
水母样本采集自中国沿海野生种群及公共水族馆。所有采集活动均严格遵守相关国家及地方海洋生物采样法规，并记录了每个样本的来源（野生或水族馆）及饲养条件（表1）。具体而言，野生样本采集已获得地方主管部门颁发的必要许可。水族馆样本经充分同意获得
数据与材料可用性
本研究期间使用/分析的数据集可向通讯作者合理请求获取。
生成式人工智能使用声明
在准备本手稿过程中，使用了Deepseek AI生成图表。作者仔细审阅并酌情修改了生成内容，对手稿最终版本承担全部责任。
致谢
本研究由上海市科技创新行动计划扬帆计划资助（项目编号24YF2757300）；上海市科学技术委员会自然科学基金资助（项目编号16ZR1449200）。
马宇诗|葛吟|刘畅|王明可|肖子谦|刘新言|宋桐|周秋明|萧良
上海海军医学院，海军军医大学，上海 200433，中国
