記者昨天從華東師范大學獲悉，該校劉敏教授團隊利用土壤宏基因組大數據，首次繪制了全球土壤抗生素抗性基因分布圖，識別了全球土壤微生物耐藥性熱點區域，揭示了全球土壤微生物耐藥性的地理格局及其驅動機制。相關研究成果于11月16日以全文形式發表于《Science Advances》。該成果為落實世界衛生組織微生物耐藥性全球行動計劃、控制土壤抗生素抗性基因的傳播擴散提供了決策支撐。
抗生素的大量使用與濫用使微生物體內編碼抗生素抗性的基因在環境中選擇性富集，致病菌通過基因突變或者水平基因轉移獲得抗生素抗性基因后，導致抗生素治療失效、治療時間延長、病死率升高和住院費用增加，對人類與動物健康構成了嚴峻挑戰。因此，抗生素與抗生素抗性基因被視為新型污染物。
新型污染物，是一類對生態系統與公共健康具有潛在風險和危害的污染物，治理難度大、排放清單缺失以及環境數據匱乏。隨著新污染物生產、使用和輸入的不斷加大，新污染物已成為當今人類面臨的重大環境問題和巨大挑戰。
在此背景下，世界衛生組織在2011年發出了“遏制耐藥——今天不采取行動，明天就無藥可用”的警告，并于 2015 年發起了微生物耐藥性全球行動計劃，旨在通過多國跨部門的聯合行動控制微生物耐藥性的傳播擴散。今年5月24日，我國也正式頒布《新污染物治理行動方案》，首次確定的14種優控新污染物中就有抗生素在內。
然而全球土壤抗生素抗性基因有著怎樣的空間分布？什么因素驅動著土壤微生物耐藥性的地理格局？目前尚不清楚，這嚴重制約了對大尺度土壤微生物耐藥性的理解以及對土壤微生物耐藥性的有效控制。
劉敏教授團隊多年來一直聚焦新型污染物的多尺度多介質機理與過程模擬，推進環境地理大數據研究?；谕寥篮昊蚪M大數據，他們注釋了全球土壤環境的抗生素抗性基因，發現全球農業土壤的抗生素抗性基因豐度顯著高于非農業土壤，多重耐藥抗性基因是主導的土壤抗生素抗性基因類型。
▲土壤抗生素抗性基因組成結構
準確識別微生物宿主是理解土壤微生物耐藥水平的關鍵，研究團隊對攜帶抗生素抗性基因的基因序列進行了微生物注釋，發現抗生素抗性基因主要由腸道微生物和病原菌攜帶。
進一步分析表明，人類活動可能通過污泥農用和糞肥施用引入腸道微生物和病原菌，增加土壤抗生素抗性基因豐度；土壤理化性質、溫度和降水等地理要素，也可通過調節病原菌和腸道微生物的生長繁殖間接驅動土壤微生物耐藥性水平。
在人類活動、土壤性質以及氣候等因素的共同驅動下，全球土壤微生物耐藥性水平會呈現怎樣的地理格局？
研究團隊利用機器學習首次繪制了全球土壤抗生素抗性基因豐度分布圖，發現全球土壤微生物耐藥性熱點區域主要位于美國東部、歐洲西部、南亞和東亞等人口密集、農牧業發達的地區。據此，研究團隊提出，需要通過削減抗生素使用、減少污水灌溉與糞肥施用，重點控制上述人口密集、農牧業發達地區的土壤微生物耐藥性水平。
▲首張全球土壤抗生素抗性基因豐度空間分布圖
“這項研究工作基于大數據挖掘和環境地理學視角，引領了大尺度土壤微生物耐藥性研究方向。”劉敏教授說，“研究成果對聯合國可持續發展目標3——良好健康與福祉，具有重要現實意義，為落實世界衛生組織微生物耐藥性全球行動計劃和國務院《新污染物治理行動方案》提供了決策依據?！?/span>
地理科學學院劉敏教授、河口海岸研究院侯立軍教授和地理科學學院尹國宇副教授為論文通訊作者，地理科學學院研究生鄭棟升和尹國宇副教授為論文第一作者，華東師范大學為論文第一完成單位。論文作者包括地理科學學院楊毅教授、鄭艷玲教授和李曄博士后，蘇黎世聯邦理工學院Thomas助理教授。該研究得到了國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金重點項目等的資助。
閱讀原文
記者丨許琦敏
來源丨文匯網
編輯丨趙一航
編審丨戴琪
更多閱讀：
