新华社北京9月15日电(记者屈婷)挖土机举起成吨的泥土,倾倒在卡车拖斗内。对于藏身土壤中的数以百亿计微生物而言,车轮飞转间,一场环球“迁徙”才刚刚开始。中国环境科学家的一项最新分析表明:人类活动正以前所未有的速度和规模改变着微生物全球“迁徙”的脚步,这场看不见的“巨变”已突破一个危险的“平衡点”。
中国科学院城市环境研究所所长朱永官带领一个国际科学研究团队,在总结已有研究成果的基础上提出微生物的全球迁徙,并系统阐述了这种迁徙给环境和生态带来的影响。这些成果发表在9月15日出版的国际学术期刊《科学》上。
该论文的共同作者,澳大利亚科学家吉林斯教授说,过去对于微生物的研究大多在一个过程或区域内,进行微观尺度的考察。这一论文首次系统性提出微生物全球迁徙的场景,其全球尺度、多学科的研究视野展示了“环境科学的新增长点”。
2017年1月,朱永官(右一)在实验室向《Science》记者讲述该研究成果。中科院城市环境研究所供图。
“超级细菌”超级危险
靠着空气和水的驱动,微生物的自然迁移已持续数十亿年。它们和看得见的生物,包括人、动物和植物等,一直维持着微妙的动态平衡。但朱永官警告说,过去100年间,这种平衡已逐渐被打破。如今,微生物正以一种“不可预估的方式”改变着全球生态系统,“超级细菌”正变得越来越危险。
在微生物世界,最为人熟知的“成员”是细菌。作为单细胞的生物,它们只要彼此相遇,就可能发生DNA交流,科学家称之为“基因横向转移”。它们也非常善变,特别是在化学污染物的“压力”下,会显著增加基因突变和横向转移的概率。
朱永官说,细菌比我们想象的“聪明得多”。在新的环境下,它们能够通过基因横向转移和突变,快速获得适应性优势,从而“活下去”,并可能“进化”出药石罔效的“超级细菌”。
朱永官所在的科学团队在过去10多年先后在全球范围内采集了土壤、粪便、污水、植物等数千个样本,研究微生物多样性和地球化学循环的关系,以及与地下生态系统的关联。他们的系列研究揭示的图景令人不安:一种名为“抗生素抗性基因”(ARGs)正加入致病菌之间的基因交流,使其耐药性变得“难以控制”。其中一个代表性的遗传元件就是临床一类整合子。