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吴林蔚研究员课题组与俄克拉荷马大学周集中教授课题组合作在Nature Communications上发表环境抗性组研究新进展

抗生素抗性（Antibiotic Resistance, AR）是一个日益严峻的全球公共卫生威胁，而污水处理厂（WWTPs）因汇集了来自社区、医院和工业的废水，被认为是抗生素抗性基因（ARGs）的重要“热点”和潜在传播扩散中心。了解WWTPs中ARGs的全球分布特征、主要携带者及其驱动因素，对于评估和管理环境中的ARGs风险至关重要。尽管已有许多研究关注WWTPs中的ARGs，但大多数研究局限于特定区域或采用了不同的研究方法，难以获得全球范围内的统一认知。为了填补这一空白，本研究依托全球水微生物组联盟（Global Water Microbiome Consortium, GWMC）平台，对全球六大洲142座WWTPs的226份活性污泥样本进行了标准化采集、DNA测序和生物信息学分析。

图1 | WWTP抗性组的丰度与全球分布。a,采样点全球分布图。b,基于耐药机制、药物类别及9种最丰富ARGs的各大洲平均相对ARG丰度。c,ARGs的丰富度指数。d,PCoA显示六大洲ARG组成的差异性。e,PCoA显示不同环境中ARG组成的差异。

这项全球性研究揭示了WWTPs中ARGs的诸多重要特征：

1.全球ARGs核心集：所有样本中均存在20种核心ARGs，占ARGs总丰度的83.8%，以四环素、β-内酰胺和糖肽类耐药基因为主。亚洲地区ARGs多样性显著高于其他大洲（非洲除外）。

2.宿主菌群与ARGs强关联：绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）和δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）是ARGs的主要携带者。57%的MAGs携带可移动ARGs，其中拟杆菌门（Bacteroidetes）更易通过水平基因转移传播耐药性。

3.跨环境差异：污水处理厂的ARGs组成与污水、土壤高度相似，但与海洋和人体肠道显著不同，提示环境间的抗性基因库存在生态隔离。

4.环境驱动机制：温度和城市人口规模显著促进ARGs富集，而pH值和污泥停留时间则抑制其增殖。随机过程（如基因漂变）与确定性因素（如温度）共同塑造ARGs的全球分布。

本研究首次绘制全球污水处理厂ARGs分布图谱，证实了WWTPs作为环境ARGs汇集库和潜在传播节点的重要性。研究揭示了温度、人口密度等环境因子的调控作用，为全球范围内评估和减轻环境中的抗生素抗性风险提供了关键的科学数据。

俄克拉荷马大学周集中教授和北京大学吴林蔚研究员为本文的共同通讯作者。首都医科大学朱丛敏博士、北京大学吴林蔚研究员和俄克拉荷马大学宁大亮研究员为本文的共同第一作者。本研究得到了全球水微生物组联盟（GWMC）的共同支持，其他共同作者来自全球多家科研机构。本研究以“Global diversity and distribution of antibioticresistance genes in human wastewatertreatment systems”为题在Nature Communications期刊正式上线。(https://www.nature.com/articles/s41467-025-59019-3)