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Science:中科院环境所朱永官课题组阐述环境微生物大规模迁徙机制

摘要 : 2017年9月12日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了中国科学院城市环境研究所研究员朱永官团队的一篇研究论文,研究论文系统阐述了微生物通过人与动物、污水及其他物质的流通在全球范围的迁徙及其环境与生态效应。

2017年9月12日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了中国科学院城市环境研究所研究员朱永官团队的一篇研究论文,研究论文系统阐述了微生物通过人与动物、污水及其他物质的流通在全球范围的迁徙及其环境与生态效应。

数十亿年来,微生物及其所携带的基因在空气和水的自然驱动下发生迁移。此时,自然驱动力形成的对微生物的生物地理作用模式类似于它们对动物和植物的作用。近100年来,人们通过废弃物排放、旅游、全球运输等方式,将大量微生物及其基因带入新环境,从而逐渐改变了原来微生物的动态变化。随着城市化和高强度集约化农业的发展,人类正以前所未有的速度和规模改变着微生物的全球迁徙和分布。这种巨变以不可预估的方式改变着生活环境。

该论文指出,污水排放是造成微生物的全球大迁徙的推手之一。全球约有359000平方公里的耕地依赖城市污水的灌溉,80%的污水只经过简单处理甚至未处理。污水和粪肥在农业上的使用导致微生物在全世界流通。废水含有高密度的微生物和可交换的基因,也含有大量化学污染物,包括金属、抗生素和消毒剂。微生物为了抵抗污染物的“威胁”,不得不发生基因突变或基因横向转移,逐渐产生“抵抗力”从而主动地响应逐渐变化的环境。

如果和微生物一起旅行的污染物中含有大量抗生素,那么到达目的地时,可能已诞生“超级细菌”。关注细菌耐药性问题已刻不容缓。人和动物在世界范围内的空前流动推动了微生物的迁徙和部分微生物的富集。以肠道微生物为例,随着上个世纪全球化进程的日益加快,肠道微生物在环境中的丰度和分布在快速增加。目前,全球国际旅游高达12亿人次。因此带来的肠道微生物扩散以及抗性基因洲际扩散也证明了这一现象。

微生物迁徙没有国界。小到沙石土壤,大到万吨巨轮的压舱水,均可以带动微生物的大规模迁移,潜移默化地影响着人类的环境与健康。由于人类活动,污染物排放对微生物世界的改变已经到了大规模、大尺度的状态。微生物对生态功能所起的重要作用是肉眼无法察觉的,但与看得到的宏观生物的影响是一样的,如果忽略微生物的作用将会给人类带来灾难,必须引起高度重视。

原文链接:

Microbial mass movements

原文摘要:

For several billion years, microorganisms and the genes they carry have mainly been moved by physical forces such as air and water currents. These forces generated biogeographic patterns for microorganisms that are similar to those of animals and plants (1). In the past 100 years, humans have changed these dynamics by transporting large numbers of cells to new locations through waste disposal, tourism, and global transport and by modifying selection pressures at those locations. As a consequence, we are in the midst of a substantial alteration to microbial biogeography. This has the potential to change ecosystem services and biogeochemistry in unpredictable ways.

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