基因转移拉锯战：废水在"超级细菌"病原体进化中的作用

2023-10-02 06:46:13 来源：cnBeta

在废水处理过程中，细菌所面临的化学和物理压力会影响它们之间的基因转移。但卡塔赫纳科大的研究人员发现，虽然某些压力源组合会显著提高基因转移率，但其他组合却会降低基因转移率。这一发现可以为废水处理回用的最佳实践设计和管理提供参考。

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阿卜杜拉国王科技大学的研究人员发现，废水处理中的压力源组合会影响细菌基因转移率。他们的研究结果表明，微滤膜比沙滤更能有效降低细菌和 eDNA 的浓度，从而最大限度地减少基因转移。图片来源： 2023 KAUST; Heno Hwang

在全球范围内，许多地区都将处理过的废水视为潜在的宝贵淡水资源。"作为《沙特2030愿景》的一部分，需要提高水的再利用率和处理率，"领导这项研究的洪培英课题组博士生Bothayna Al-Gashgari说。"促进安全处理和再利用至关重要。"

细菌可以自然地吸收周围环境中的胞外 DNA（eDNA），并将其中的功能基因整合到自己的基因组中。经过处理的废水可能含有相对高浓度的细菌和 eDNA。它还会使细菌暴露于已知会增强 eDNA 吸收和整合的应激源中，包括紫外线、消毒化学副产物和药物。

Al-Gashgari 说："有几项研究强调了氯化废水中个别压力源对细菌水平基因转移的潜在影响。但在真实的废水环境中，多种压力源同时存在。我们的目的是了解这些因素的综合影响。"

为安全再利用而处理废水可以提供宝贵的淡水资源。图片来源： 2023 KAUST; Heno Hwang

研究人员假设，多种压力会对基因转移率产生叠加效应。但出人意料的是，情况却复杂得多。根据它们的作用模式，有些组合会协同大幅提高基因转移率，有些组合则产生中性影响，而另一些组合则会降低基因转移率。

Al-Gashgari说："例如，当能增加细菌细胞壁通透性的应激源（如药物卡马西平）与能导致DNA损伤的应激源（如太阳照射）依次结合时，这两种应激源会产生协同效应。我们还发现，如果一种应激源（如氯仿）直接与 eDNA 发生有害的相互作用，就会阻碍 DNA 与细菌基因组的整合，从而产生拮抗作用。"

这种复杂性使得多种应激源的组合效应难以预测，从而使评估下游再利用环境是否会产生意外后果的能力变得更加复杂。不过，研究结果对废水处理有明确的结论。

废水处理过程中的关键的目标应该是将废水中的细菌和 eDNA 保持在较低的浓度，从而最大限度地减少基因转移。

Hong说："我们认为，废水处理设施应该加装微滤膜，而不是沙滤，因为微滤膜可以将细菌和细胞外DNA去除到不利于自然转化的水平。安装和运行微滤膜比沙滤更昂贵，但我们敦促公用事业公司采取这种预防措施。"

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