研究背景

全球变暖对环境的深远影响已引起广泛关注，其中一个日益突出的问题是其与抗生素抗性扩散之间的联系。抗生素抗性是当今全球公共健康面临的重大挑战，而越来越多的证据表明，气候变化尤其是气温升高，正在加剧这一问题。表层水体中的抗生素抗性细菌和基因的传播与气温、降水模式、抗生素使用以及水质变化密切相关。全球变暖通过直接影响细菌的生存、繁殖和基因水平转移，可能使抗生素抗性扩散的风险增加。此外，农业领域中的抗生素使用和通过污水、径流等方式进入水体的抗生素也因气候变化而发生变化，进一步加剧了问题的复杂性。因此，理解全球变暖如何推动抗生素抗性扩散对环境和公共健康管理具有重要意义。

实验室博士生赵文雅基于上述背景，首先系统调研了我国2014-2021年31个省份年平均气温与三种病原菌抗性水平之间的变化，重点评估了气候变暖引发的抗生素抗性扩散风险。文章还考察了全球变暖导致的农业领域抗生素使用和水体污染的变化，及其对抗生素抗性传播的潜在影响。本研究的结论有助于深入理解气候变化背景下表层水体抗生素抗性风险的机制与趋势，为环境管理和公共健康策略提供理论支持。

第一作者：赵文雅

通讯作者：于鑫 教授

通讯单位：厦门大学环境与生态学院

论文DOI：10.1016/j.envres.2024.120149

主要内容

（1）随着我国气温的上升，致病菌体内的抗生素抗性也随之增加。这一趋势归因于温度上升的直接影响以及水体富营养化和细菌发病率上升等相关因素（图1）。

（2）作为细菌生长和基因组物质交换的调节因子，温度上升提高了细菌生长速率和基因交换频率。细菌细胞膜结构和膜组成的变化，以及代谢活性的增加，提升了细菌的修复能力。热休克响应和温度逐年增加的累积效应也促进了抗生素抗性的发展。

（3）以环丙沙星为主的抗生素对地表水环境中抗生素抗性的发展施加了显著的选择性压力（图2）。

（4）温度上升除了对细菌生理带来的影响外，还会引起连锁效应：如藻类、营养物质、重金属和消毒副产物，这些因素进一步推动了抗生素抗性的传播。

图1 我国2014-2021年31个省/地区年平均气温与是那种病原菌抗生素抗性的关系。

图2 全球流域中13种抗生素的浓度水平，包括环丙沙星、克拉霉素、氯唑西林、恩诺沙星、红霉素、林可霉素、甲硝唑、土霉素、磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、四环素、甲氧苄啶、泰乐菌素。

结论与展望

全球变暖显著影响了地表水中的抗生素抗性，这是由温度升高和水源性疾病增加的连锁反应所驱动的。本研究明确了这些环境变化与中国不同地区3种致病菌抗性增加之间的相关性，强调了温度对抗生素抗性的影响。抗生素和杀虫剂的用量增加，加剧了这一问题。

鉴于水环境中抗生素抗性的复杂性和动态性，未来研究应侧重于制定全面的监测和缓解策略。为了更好地追踪全球变暖影响下ARGs在水环境中的传播，可以采用宏基因组测序、qPCR、分子标记、溯源模型和遥感等技术。Source Tracker等工具可以预测和识别环境样品中ARGs的来源，具有较高的准确性和可靠性。未来研究也可探索更有效的水处理技术，如高级氧化工艺、光催化和膜过滤的组合，以提高ARGs和ARB的去除效率。生态工程方法也值得进一步探索。