元基因组测序及从塑料污染的沿海沉积物中回收出52个微生物基因组

污沙中微小生命的重要性

塑料垃圾并不只是漂浮在海面上；大量塑料会下沉并埋藏在沿海沙地与泥层中。在这些隐蔽的沉积层里，无数微生物在塑料碎片上和周围生存，悄然影响着这些污染物的寿命。本研究考察了印度一段严重垃圾遍布的海岸中，这些微小居民的种类以及它们可能拥有的可将塑料分解的遗传工具。

覆盖塑料的海岸下的隐秘世界

研究者们将重点放在印度东南海岸城镇Marakkanam的沿海沉积物上，该地海岸线上布满了瓶子和塑料覆盖物。沿海沉积物充当塑料的长期存储场所，保存着从大块到微塑料的各类碎片。然而生活在那里的微生物难以在实验室培养，因此大多数尚不为人知。通过直接从沉积物中研究它们的DNA，团队旨在揭示哪些微生物在这种污染环境中茁壮成长，以及它们可能如何帮助分解塑料。

解读一个看不见群落的DNA

从采自表层下几厘米的一小份沉积物中，团队提取了存在的全部DNA，并使用高通量Illumina测序。研究并非针对单一物种，而是将这些短的DNA读段组装成更长的片段，然后将其分组为草稿基因组，每个代表一种不同的微生物。他们使用了三种先进的计算工具进行分组并去除重复，最终得到52个符合广泛接受质量标准的不同微生物基因组。

污染沙地中新添的生命枝系

当科学家将这些基因组与全球参考数据库比对时，发现这些微生物来自18个不同的大群体，包括若干常见的海洋与土壤谱系。然而，对于大多数基因组，匹配仅能追溯到系统发育树的中间层级。使用专门的分类学服务器进行的后续检查表明，这片沉积物中可能包含属于先前未识别的3个目、16个新科和28个新属的微生物。换句话说，这片富含塑料的沉积物蕴藏着许多对科学界而言全新的谱系。

提示塑料降解潜力的基因

除了为微生物命名外，团队还在基因组中搜索与分解塑料（如聚对苯二甲酸乙二醇酯及相关聚合物）相关的基因。他们发现了许多此类基因，包括能够切割或修饰塑料链的不同类型酶类。这些包括与PET相关的酶、酯水解酶、蛋白酶以及其他先前与塑料降解有关的催化剂。尽管研究并未在野外直接检验这些微生物是否能实际清除塑料，但这些遗传特征表明该群落具备攻击至少某些塑料材料所需的分子机制。

为更洁净海岸构建资源

这项工作并未提供解决塑料污染的即时方法，但它绘制了一个关于谁生活在塑料堵塞的沿海沉积物中以及他们在遗传上能做什么的详细图谱。通过公开DNA序列和组装得到的基因组，该研究为其他研究者提供了追踪与污染相关微生物、发现新的塑料降解酶并比较全球各地地点的起点。随着时间推移，这类知识可助力更好的监测及更明智地利用天然微生物帮手，从而减轻沿海环境中的塑料负担。

引用: Achudhan, A.B., Narayanan, R. & Madhavan, T. Metagenome Sequencing and Recovery of 52 Microbial Genomes from Plastic-Polluted Coastal Sediment. Sci Data 13, 767 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07068-8

关键词: 塑料污染, 沿海沉积物, 微生物基因组, 元基因组学, 塑料降解