抗生素，是否讓你又愛又恨？愛它療效明顯，恨它耐藥性越來越嚴重。如今，抗生素耐藥性的擴散甚至已經嚴重危險全球人類的健康。科研人員正在各領域從不同角度研究這一問題。
日前，中科院城市環境研究所朱永官團隊在環境科學領域期刊Environmental Science & Technology發表文章稱，根據其對土壤食物網中動物抗生素抗性基因（ARGs）變化規律的研究，ARGs會通過土壤食物網進行傳遞，並且土地利用的變化會進一步影響這種傳遞。
文章第一作者、中國科學院城市環境研究所副研究員朱冬對《中國科學報》表示，這個結果說明，在一體化健康背景下，評估土壤污染對人類的危害時，應考慮ARGs隨土壤食物網的傳遞風險。
土壤生態系統成“熱區”
抗生素耐藥性在環境細菌中普遍存在。然而，近年來，由於抗生素在人類和牲畜中的過度使用，環境中抗生素抗性基因（ARGs）的數量和丰度迅速增加。
許多研究已經證實，由於畜禽糞便有機肥的施用，土壤生態系統正在成為ARGs傳遞的“熱區”。而土壤動物因為參與眾多土壤生態過程，成為了ARGs的“隱藏庫”。
土壤動物，比如蚯蚓、蝸牛以及其他土壤中的小昆蟲等，是土壤生態系統的重要組成部分，其物種多樣性高，幾乎分佈在所有土壤中，具有許多重要的生態功能。
朱冬介紹，“由於畜禽糞便有機肥富含有機物，當其施用土壤后，會吸引土壤動物的取食，這雖然幾乎已經成為共識，但在以往的相關研究中卻常常被忽略。”也由此，施用有機肥料可能使土壤動物微生物群中的ARGs更加富集。
既往研究顯示，在土壤動物腸道中檢測到了多種抗菌物質和抗生素抗性基因，表明土壤動物可能有豐富的固有耐藥性。因而，土壤動物ARGs已成為土壤生態系統中抗生素耐藥性的重要組成部分。
此外，一些土壤動物是雞、鳥和魚的理想食物。因此，土壤動物體內ARGs的變化可能會通過食物鏈影響雞、鳥和魚體內ARGs的丰度，從而影響人類健康。
然而，此前大多數關於土壤動物ARGs研究都是在單一地點或單一物種上進行的，尚未進行大規模、多物種的系統研究。
土壤食物網中ARGs的變化規律
鑒於以上背景，城環所朱永官團隊自2017年開始，在全國範圍內選取了6個具有代表性的地點，收集了495個土壤動物樣品，其中涵蓋了線蟲、彈尾蟲、線蚓、甲蟎和捕食性蟎等土壤食物網中5個豐富並且功能重要的動物群。
“地點是根據氣候帶選擇的，涵蓋中國的幾個主要的氣候帶，並且我們在每處都選擇了兩種土地利用類型：農田和森林，以做比對。”朱冬介紹，所有樣品中共檢測到265個ARGs，“據我們所知，這項研究代表了從土壤食物網獲得的最大ARGs數據集，這可能有助於了解ARGs在土壤食物網中的傳播”。
該團隊採用高通量定量PCR（聚合酶鏈式反應）技術，闡述了樣品中動物ARGs的相對丰度、檢測數量和群落結構，確定了土壤動物群中的共有ARGs，以便確定哪些ARGs更可能通過食物網傳播，並使用線性混合效應模型研究了食物網營養級水平和土地利用變化對土壤食物網中動物ARGs傳遞的影響。
土地利用方式的改變對土壤食物網中抗性基因傳遞的影響。（受訪者供圖）
結果表明，土壤動物中ARGs的丰度顯著高於土壤樣品。此外，不同土壤動物類群之間ARGs具有顯著差異。在所有土壤動物類群中發現12個共享且高丰度的ARGs，佔總ARGs丰度的17.4%。土壤動物ARGs的丰度與土壤動物在食物網中所處的營養級地位顯著相關。
並且，農田中土壤動物的ARGs丰度顯著高於森林，作者分析，這是由於施用有機肥料、農藥等人類活動，導致耕地比森林更容易受到來自重金屬、農藥和抗生素的壓力。
在此基礎上，研究人員還使用幾種統計方法來解釋了土壤食物網中ARGs傳遞的驅動因素。
為抗性基因的風險評估提供新思路
上述這些結果暗示着，在土壤生態系統中，ARGs會通過土壤食物網進行傳遞——ARGs可以通過捕食與被捕食作用擴散，土地利用的變化則可能進一步影響ARGs的傳遞，因此該團隊建議，在一體化健康（One Health）背景下，評估土壤污染對人類的危害時，應考慮ARGs隨土壤食物網的傳遞風險。
“現在許多蔬菜都是生吃的，這些蔬菜中的ARGs也可以通過食物鏈傳遞給人類。”朱冬強調了這項研究的現實意義，“所以了解和管理土壤生態系統中ARGs的傳遞非常重要。”
朱冬提到，他們的研究表明，動物的營養級水平對土壤食物網中ARGs的變化有顯著影響。“這說明，我們可以通過調節土壤食物網中的關鍵動物物種來緩解ARGs在環境中的傳遞。”
對這篇《營養水平和土地利用對土壤食物網動物抗生素抗性變化的影響》論文，期刊審稿人認為，作者的研究成果為土壤生態系統中抗性基因的風險評估提供了新思路。
朱冬也表示，動物、人、環境的健康都息息相關，希望能在後續研究中，再往前推一步，儘早將ARGs在環境中的傳遞對人類健康、生態安全的風險予以量化。