當馬尾藻遇見塑料垃圾、弧菌：一場完美的“病原體”風暴

近日，小編注意到一篇最新的研究，揭示了海洋生態(tài)系統(tǒng)中的一個隱藏威脅——弧菌*（Vibrio bacteria）*、馬尾藻屬植物跟塑料垃圾的危險關(guān)系。編譯分享如下。

一些基于培養(yǎng)的數(shù)據(jù)顯示，擱淺的馬尾藻似乎藏有大量的弧菌。(圖片來源：Brian Lapointe, FAU Harbor Branch)，佛羅里達大西洋大學官網(wǎng)

這項研究揭示了馬尾藻（Sargassum spp.）、塑料海洋垃圾和弧菌細菌之間的相互作用，形成了完美的“病原體”風暴，對海洋生物和公共健康產(chǎn)生重要影響?；【毦鷱V泛分布于世界各地的水域，并且是導致人類在海洋環(huán)境中死亡的主要原因。例如，弧菌弗倫尼副溶血弧菌*（Vibrio vulnificus）*，有時被稱為“食肉細菌”，可導致由食用海鮮引起的危及生命的食物中毒以及開放性創(chuàng)傷感染所引起的疾病和死亡。

自2011年以來，馬尾藻（Sargassum）在薩爾加索海和其他開放海洋地區(qū)，如大西洋馬尾藻帶，迅速擴張，包括海灘上頻繁而前所未有的海藻聚集事件。塑料海洋垃圾最初在薩爾加索海的表層水域中發(fā)現(xiàn)，并已成為全球關(guān)注的問題，在海洋環(huán)境中的存在時間比自然基質(zhì)長幾十年。

目前，對于弧菌與馬尾藻的生態(tài)關(guān)系所知甚少。此外，關(guān)于在塑料海洋垃圾和馬尾藻上定殖的弧菌是否可能感染人類的基因組和宏基因組證據(jù)也很少。隨著夏季的到來和尋找創(chuàng)新解決方案來重新利用馬尾藻的努力逐漸展開，這些基質(zhì)是否對公共健康構(gòu)成三重威脅？

佛羅里達大西洋大學的研究人員及其合作者對從加勒比海和北大西洋的薩爾加索海中收集的鰻魚幼蟲、塑料海洋垃圾、馬尾藻和海水樣本中分離出的16種弧菌菌株的基因組進行了全面測序。他們發(fā)現(xiàn)弧菌病原體具有“附著”于微塑料的獨特能力，這些微生物可能正在適應(yīng)塑料環(huán)境。

佛羅里達大西洋大學港灣分部海洋研究所和哈里特·L·威爾克斯榮譽學院的生物學助理教授Tracy Mincer博士是該研究的通訊主要作者，他表示：“塑料是一個新的元素，進入了海洋環(huán)境，只存在了大約50年。我們的實驗室研究表明，這些弧菌非常具有攻擊性，可以在幾分鐘內(nèi)尋找并附著在塑料上。我們還發(fā)現(xiàn)，微生物用于附著在塑料上的附著因子與病原體使用的機制相同。”

這項發(fā)表在《水研究》雜志上的研究表明，**開放海洋中的弧菌代表了一個迄今未描述的微生物群體，其中一些可能是潛在的新物種，它們具有病原和低營養(yǎng)獲取基因的混合，反映了它們的洋流棲息地以及它們所定殖的基質(zhì)和宿主。**利用宏基因組組裝（MAG）技術(shù)，這項研究是首次組裝從塑料垃圾中獲得的弧菌屬基因組。

研究還強調(diào)了與霍亂和非霍亂細菌菌株密切相關(guān)的脊椎動物病原基因。菌株的表型測試確認了其快速生物膜形成、溶血和脂肪磷酸酶活性，與潛在的病原潛力一致。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，首次在霍亂弧菌*（Vibrio cholerae）*中描述的連接帶閉合緊密結(jié)合毒素（zot）基因，在他們發(fā)現(xiàn)的弧菌中是最高保留和選擇的基因之一。這些弧菌似乎通過腸道進入，卡在腸道中并通過這種方式感染。

Mincer表示：“我們發(fā)現(xiàn)的另一個有趣之處是一組稱為'zot'基因的基因，它會導致腸道滲漏綜合征。例如，如果一條魚吞下一塊塑料并被這種弧菌感染，結(jié)果會導致腸道滲漏和腹瀉，釋放出氮和磷等廢物營養(yǎng)物質(zhì)，這可能刺激馬尾藻的生長和周圍其他生物的生長。”

研究結(jié)果顯示，該環(huán)境中的某些弧菌菌株具有“雜食性”生活方式，同時針對植物和動物寄主，并具有在貧營養(yǎng)條件下存活的能力。隨著人類與馬尾藻和塑料海洋垃圾的互動增加，這些基質(zhì)的相關(guān)微生物群落可能攜帶強大的機會性病原體。值得注意的是，一些基于培養(yǎng)的數(shù)據(jù)顯示濱海的馬尾藻似乎寄生了大量的弧菌細菌。

Mincer說：“我認為目前沒有人真正考慮過這些微生物引起感染的能力。我們真的希望讓公眾意識到這些相關(guān)的風險。特別是，在更充分地探索這些風險之前，應(yīng)謹慎對待馬尾藻生物量的收獲和加工。”

本研究的合著者來自荷蘭皇家海洋研究所（NIOZ）、日本海洋科學技術(shù)機構(gòu)（JAMSTEC）、慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學（Ludwig Maximilian University of Munich）、埃默里大學（Emory University）、阿姆斯特丹大學（University of Amsterdam）和海洋生物實驗室（Marine Biological Laboratory）。

參考文獻：

1. Tracy J. Mincer, Ryan P. Bos, Erik R. Zettler, Shiye Zhao, Alejandro A. Asbun, William D. Orsi, Vincent S. Guzzetta, Linda A. Amaral-Zettler. “Sargasso Sea Vibrio bacteria: underexplored potential pathovars in a perturbed habitat”. Water Research, 2023; 120033 DOI: 10.1016/j.watres.2023.120033

2. Florida Atlantic University. "Perfect 'pathogen' storm: Vibrio bacteria, Sargassum and plastic marine debris: Genomics study in Caribbean, Sargasso Seas represents first vibrio assembled from plastic debris." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 May 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230518120825.htm>.

3. ‘Pathogen’ Storm: Vibrio Bacteria, Sargassum and Plastic Marine Debris
https://www.fau.edu/newsdesk/articles/perfect-pathogen-storm

編譯：Wendy

審核：綠茵

編輯：Tommy