微生物在环境中的分布
记者昨天从华东师范大学获悉，该校刘敏教授团队利用土壤宏基因组大数据，首次绘制了全球土壤抗生素抗性基因分布图，识别了全球土壤微生物耐药性热点区域，揭示了全球土壤微生物耐药性的地理格局及其驱动机制。相关研究成果于11月16日以全文形式发表于《Science Advances》。该成果为落实世界卫生组织微生物耐药性全球行动计划、控制土壤抗生素抗性基因的传播扩散提供了决策支撑。
抗生素的大量使用与滥用使微生物体内编码抗生素抗性的基因在环境中选择性富集，致病菌通过基因突变或者水平基因转移获得抗生素抗性基因后，导致抗生素治疗失效、治疗时间延长、病死率升高和住院费用增加，对人类与动物健康构成了严峻挑战。因此，抗生素与抗生素抗性基因被视为新型污染物。
新型污染物，是一类对生态系统与公共健康具有潜在风险和危害的污染物，治理难度大、排放清单缺失以及环境数据匮乏。随着新污染物生产、使用和输入的不断加大，新污染物已成为当今人类面临的重大环境问题和巨大挑战。
在此背景下，世界卫生组织在2011年发出了“遏制耐药——今天不采取行动，明天就无药可用”的警告，并于 2015 年发起了微生物耐药性全球行动计划，旨在通过多国跨部门的联合行动控制微生物耐药性的传播扩散。今年5月24日，我国也正式颁布《新污染物治理行动方案》，首次确定的14种优控新污染物中就有抗生素在内。
然而全球土壤抗生素抗性基因有着怎样的空间分布？什么因素驱动着土壤微生物耐药性的地理格局？目前尚不清楚，这严重制约了对大尺度土壤微生物耐药性的理解以及对土壤微生物耐药性的有效控制。
刘敏教授团队多年来一直聚焦新型污染物的多尺度多介质机理与过程模拟，推进环境地理大数据研究。基于土壤宏基因组大数据，他们注释了全球土壤环境的抗生素抗性基因，发现全球农业土壤的抗生素抗性基因丰度显著高于非农业土壤，多重耐药抗性基因是主导的土壤抗生素抗性基因类型。
▲土壤抗生素抗性基因组成结构
准确识别微生物宿主是理解土壤微生物耐药水平的关键，研究团队对携带抗生素抗性基因的基因序列进行了微生物注释，发现抗生素抗性基因主要由肠道微生物和病原菌携带。
进一步分析表明，人类活动可能通过污泥农用和粪肥施用引入肠道微生物和病原菌，增加土壤抗生素抗性基因丰度；土壤理化性质、温度和降水等地理要素，也可通过调节病原菌和肠道微生物的生长繁殖间接驱动土壤微生物耐药性水平。
在人类活动、土壤性质以及气候等因素的共同驱动下，全球土壤微生物耐药性水平会呈现怎样的地理格局？
研究团队利用机器学习首次绘制了全球土壤抗生素抗性基因丰度分布图，发现全球土壤微生物耐药性热点区域主要位于美国东部、欧洲西部、南亚和东亚等人口密集、农牧业发达的地区。据此，研究团队提出，需要通过削减抗生素使用、减少污水灌溉与粪肥施用，重点控制上述人口密集、农牧业发达地区的土壤微生物耐药性水平。
▲首张全球土壤抗生素抗性基因丰度空间分布图
“这项研究工作基于大数据挖掘和环境地理学视角，引领了大尺度土壤微生物耐药性研究方向。”刘敏教授说，“研究成果对联合国可持续发展目标3——良好健康与福祉，具有重要现实意义，为落实世界卫生组织微生物耐药性全球行动计划和国务院《新污染物治理行动方案》提供了决策依据。”
地理科学学院刘敏教授、河口海岸研究院侯立军教授和地理科学学院尹国宇副教授为论文通讯作者，地理科学学院研究生郑栋升和尹国宇副教授为论文第一作者，华东师范大学为论文第一完成单位。论文作者包括地理科学学院杨毅教授、郑艳玲教授和李晔博士后，苏黎世联邦理工学院Thomas助理教授。该研究得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金重点项目等的资助。
作者：许琦敏
图片：受访者提供
责任编辑：任荃
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邵会朗869土壤微生物在土壤中的分布有什么规律? -
怀启项19147772557 ______ 主要分布于较湿润的土壤. 其中: 厌氧菌分布于土层深处. 好氧菌分布于近地表附近.
邵会朗869请问谁知道土壤中微生物的分布? -
怀启项19147772557 ______ 自然界中,土壤是微生物生活最适宜的地环境.一般土壤的耕作层中,夏天的温度适宜微生物的发育,冬天温度也不至于太低,温度适当;在表层土几毫米以下,可保护微生物免被阳光直射致死.动植物的遗体是微生物的最好食物.
邵会朗869微生物的概念及特征 -
怀启项19147772557 ______[答案] 微生物(Microorganism) 是广泛存在于自然界中的一群肉眼看不见,必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍甚至数万倍才能观察到的微小生物的总称.它们具有体形微小、结构简单、繁殖迅速、容易变异及适应环境能力强等优点.这...
邵会朗869微生物在自然环境中划分几个类群?各是哪几个? -
怀启项19147772557 ______ 微生物是指那些个体体积直径一般小于1mm的生物群体,它们结构简单,大多是单细胞,还有些甚至连细胞结构也没有.人们通常会借助显微镜或者电子显微镜才能看清它们的形态和结构.需要说明的是微生物是一个比较笼统的概念,界线有时...
邵会朗869废纸主要成分是木质纤维.左下图是工业上利用废纸生产乙醇的基本工作流程.回答下列问题.(1)自然界中①环节需要的微生物大多分布在___的环境中.②中获... -
怀启项19147772557 ______[答案] (1)富含纤维素的环境中纤维素分解菌较多;②中获得的酶是纤维素酶,该酶是一种复合酶,包括Cl酶、Cx酶、葡萄糖苷酶.(2)筛选纤维素分解菌时用以纤维素作为唯一碳源的选择培养基;在培养基中加入刚果红,可与培养...
邵会朗869微生物有什么特点? -
怀启项19147772557 ______[答案] (老师上课用的课件加上网查的补充) 微生物跟动、植物相比,有如下几个显著特点: (1)繁殖快.微生物的繁殖速度快得惊人.细菌每隔20分钟即可分裂一次,一天时间内即可繁殖72代,如果一个不死,总数将达到4722吨.假如再这样繁殖4~5天,...
邵会朗869利用微生物由纤维素生产乙醇可以采用如图的基本流程进行,请回答相关问题:(1)自然界中①环节需要的微生物大多分布在______的环境中.将从土壤中获... -
怀启项19147772557 ______[答案] (1)该流程的目的是筛选能分解纤维素的微生物,故该生物多分布在富含纤维素的环境中;将该微生物培养在以纤维素为唯一碳源的培养基上,再用刚果红染液鉴定.(2)发酵方式包括液体发酵和固体发酵,纤维素如果被分解...
邵会朗869生物圈中的微生物 -
怀启项19147772557 ______ 1.繁殖能力和适应坏境的能力很好,正所谓“物竞天择,适者生存”2.作为食物链的最底层,要求其数量多且分布广 3.微生物的生命力十分惊人,对自然环境要求低 所以在生物圈中,微生物数量极多,分布极广
邵会朗869那些微生物是人类的朋友 -
怀启项19147772557 ______[答案] 微生物对人类也还是有很多有益之处的.首先微生物的种类极其繁多,已发现的微生物达10万种以上,新种仍在不断发现中.而且微生物的分布非常广泛,可以说微生物无处不有,无处不在.冰川、温泉、火山口等各种极端环境,以及土壤、空气、水中...