宏基因组分析揭示西北亚得里亚海岸城市河口中病原体、抗生素抗性基因和人类病毒的不同特征

为何沿海度假水域至关重要

每到夏季，拥挤的海滩承诺着阳光与放松，但就在海岸不远处，一个看不见的微生物世界可能影响公众健康与地方经济。该研究深入常去的意大利度假海域，调查存在哪些微生物，包括致病菌和使细菌对抗生素产生抗性的基因。了解城市流入海洋的物质有助于提高游泳者安全并促进旅游业的可持续发展。

承受压力的繁忙海岸线

研究在西北亚得里亚海岸的里米尼（Rimini）与里乔内（Riccione）之间的一段沿岸开展，这里是地中海区域建筑密集且旅游业发达的地带。几乎连续的城市开发直抵海岸，当地人口在旺季期间会大幅增加。来自居民、医院、农场和旅游设施的污水经河流和一个主要处理厂后进入海域。研究团队选择了三个河口和主要污水处理厂的排放口，以及两个较洁净的对照点，以观察这种压力如何塑造沿海微生物组——水体和海底沉积物中庞大的微观生命共同体。

解读微生物指纹

为捕捉这一隐蔽世界，科学家在盛夏期间于不同距离的河口采集海水和沉积物样本。他们使用基于DNA的方法鉴定细菌、人类病毒和能使细菌产生抗性的基因。一种方法扫描标准标记基因以绘制整体细菌多样性，而另一种称为shotgun宏基因组学的方法则读取大量随机DNA片段，专门搜索人类病毒和抗生素抗性基因。两类工具共同提供了各采样点微生物的详细指纹。

在海水中发现了什么

河口海水显示出明显的人类影响，而沉积物受影响较小。在受影响的点位，海水中含有已知可能包括致病菌株的细菌，如弧菌属（Vibrio）、肠球菌属（Enterococcus）、大肠埃希氏菌/志贺氏菌群（Escherichia Shigella）和链球菌属（Streptococcus），这些常与污水和医院环境相关联。还检测到人类病毒，包括疱疹病毒、乳头瘤病毒和痘病毒家族的若干成员，以及一种小型DNA病毒——扭曲环状病毒（Torque teno virus），该病毒在所有受影响点均被发现。许多这些病毒已知存在于污水中，部分属于可致病的人群风险组。值得注意的是，这类潜在风险微生物并不只出现在洁净的对照点之外，强调了与城市排放的关联。

冲浪带的抗生素抗性

除了病原体本身，研究还揭示了沿海海水中广泛的抗生素抗性基因。研究者鉴定出99种可帮助细菌在常用药物中生存的基因，其中82种被世界卫生组织列为危急重要，因为它们能保护与医院相关的细菌免受例如碳青霉烯类、头孢菌素类、氟喹诺酮类和万古霉素等关键药物的影响。许多这些基因以前已在医院污水或集约化养殖排放中被观察到，表明医疗保健和农业都可能为下游负荷做出贡献。这些基因在Marecchia河口和污水处理厂排放口处最多，但在对照点也存在，提示抗性特征可在更广泛的沿海水域传播并持续存在。

不同河口，不同微生物故事

每个河口表现出独特的细菌、病毒和抗性基因组合，反映出河流规模、周边土地利用及水流与海水混合方式的差异。Marecchia河是一条大型河流，汇集了工业与城市区域，携带了最丰富的抗性基因组；而较小、季节性溪流则表现出不同的污染物组合。相较之下，污水处理厂排放口在取样海水中并未显示明确的致病细菌释放，但仍携带许多抗性基因和病毒，说明现代处理并不能完全去除这些更持久的成分。

这对游泳者和海洋意味着什么

对于海滩游客来说，研究并未提供直接的感染风险度量，也无法断定检测到的微生物是否为活性或具有致病能力。然而，研究表明受欢迎的浴场水域尤其在城市河口附近可能携带复杂的人源相关细菌、病毒和抗生素抗性基因混合体。作者主张，定期的基于DNA的监测可比传统检测单一方法提供更完整的沿海水质图景，并支持“整体健康”（One Health）理念，即人类、动物与环境健康密切相连。与其他措施结合使用时，该方法可以帮助沿海社区在不断变化的环境中保护旅游业和海洋生态系统。

引用: Foresto, L., Radaelli, E., Leuzzi, D. et al. Metagenomic profiling reveals distinct signatures of pathogens, antibiotic-resistance genes and human viruses in urban river mouths of the north-western Adriatic coast. Sci Rep 16, 15553 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45229-2

关键词: 沿海水质, 城市污水, 抗生素抗性基因, 人类病毒, 宏基因组学