藻-菌互作作為水域生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)性生態(tài)過(guò)程，不僅主導(dǎo)著營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)與食物網(wǎng)能量流動(dòng)，其維系的浮游藻層（phycosphere）更成為近年來(lái)環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)——最新研究證實(shí)，這一特殊微環(huán)境已成為抗生素抗性基因（ARGs）增加與富集的關(guān)鍵場(chǎng)所，據(jù)監(jiān)測(cè)其ARGs總豐度較周圍水域高出47倍之多。盡管這一現(xiàn)象已得到明確證實(shí)，但浮藻層驅(qū)動(dòng)水域生態(tài)系統(tǒng)中ARGs動(dòng)態(tài)變化的內(nèi)在機(jī)制，目前仍缺乏系統(tǒng)性認(rèn)知。本文基于現(xiàn)有研究證據(jù)，系統(tǒng)梳理并評(píng)估了藻類對(duì)ARG增殖的調(diào)控機(jī)制，為解析水域ARGs污染問(wèn)題提供核心理論參考。
研究結(jié)果表明，浮藻層內(nèi)復(fù)雜的藻-菌互作關(guān)系，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，直接決定了ARG的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化。在藻際微環(huán)境中，與藻類形成共生關(guān)系的細(xì)菌被特異性富集，這類共生菌不僅依賴藻類分泌的有機(jī)物完成代謝，更在ARG的水平轉(zhuǎn)移與增殖過(guò)程中扮演核心角色——其形成的生物膜結(jié)構(gòu)為基因交換提供了穩(wěn)定載體，而藻源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)則為抗性細(xì)菌的增殖提供能量支撐，共同推動(dòng)了ARG在浮藻層的富集。
除藻-菌互作本身的調(diào)控作用外，外源環(huán)境因子的干擾進(jìn)一步加劇了ARG動(dòng)態(tài)的復(fù)雜性。營(yíng)養(yǎng)鹽濃度變化會(huì)直接影響藻類生長(zhǎng)狀態(tài)，進(jìn)而改變共生菌的群落組成；抗生素殘留雖可能抑制部分敏感菌，但卻會(huì)定向篩選出抗性菌株并促進(jìn)ARG表達(dá)；微塑料作為新型污染物，可通過(guò)吸附ARG與抗性細(xì)菌形成“移動(dòng)基因庫(kù)”，并在藻際環(huán)境中實(shí)現(xiàn)富集與擴(kuò)散；而全球氣候變暖導(dǎo)致的水溫升高，則會(huì)加速藻-菌代謝速率，提升基因交換效率。這些外源因子通過(guò)改變?cè)?菌互作模式，間接調(diào)控浮藻層細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，最終引發(fā)ARG豐度與類型的動(dòng)態(tài)變化。
值得關(guān)注的是，水體藻華的爆發(fā)往往會(huì)顯著加劇ARG的擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。藻華期間藻類生物量的急劇增加，會(huì)形成大規(guī)模藻際微環(huán)境，通過(guò)增強(qiáng)關(guān)鍵ARG宿主細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為其提供廣闊的增殖空間，最終推動(dòng)ARG從浮藻層向整個(gè)水體擴(kuò)散，對(duì)水域生態(tài)安全構(gòu)成潛在威脅。
基于當(dāng)前研究缺口，文章最后明確了未來(lái)主流研究方向，包括解析藻-菌互作調(diào)控ARG的分子機(jī)制、量化外源因子的影響權(quán)重、建立藻華與ARG擴(kuò)散的關(guān)聯(lián)模型等，以期深化對(duì)藻相關(guān)ARG動(dòng)態(tài)變化機(jī)制的理解，為制定針對(duì)性的水域ARGs污染防控策略提供科學(xué)依據(jù)。
原文鏈接：Phycosphere as a hotspot of antibiotic resistomes in aquatic environments
