弧菌与马尾藻的结合致命细菌正在适应塑料

加勒比海和马尾藻海域的基因组学研究标志着来自塑料废物的弧菌的首次集合。最近的研究揭示了马尾藻物种、海洋塑料废物和弧菌之间的相互作用如何创造出完美的"病原体"，对海洋生物多样性和公共健康构成威胁。弧菌普遍存在于全球水域，是与海洋有关的人类死亡的主要原因。

例如，通常被称为食肉菌的弧菌可因食用海鲜而引起严重的食源性疾病，并可导致开放性伤口的感染和死亡。

从2011年起，马尾藻（一种自由生活的棕色大型藻类）在马尾藻海和其他开放海域（如大大西洋马尾藻带）的存在明显增加，海滩上出现了定期和异常的海藻堆积事件。此外，最初在马尾藻海表层水域发现的海洋塑料垃圾，由于其寿命长，比海洋生态系统中的自然基质持续时间长达数十年，已成为全球关注的问题。

目前，人们对弧菌与马尾藻的生态关系知之甚少。此外，对于定植于塑料海洋废弃物和马尾藻的弧菌是否有可能感染人类，一直缺乏基因组和元基因组证据。随着夏季的到来，人们正在努力寻找创新的解决方案来重新利用马尾藻，这些基质是否会对公众健康构成三重威胁？

来自佛罗里达大西洋大学的研究人员和合作者对从鳗鱼幼虫、塑料海洋废弃物、马尾藻以及从北大西洋加勒比海和马尾藻海域收集的海水样本中分离出的16个弧菌品种的基因组进行了完全测序。他们发现的是弧菌病原体具有"粘"在微塑料上的独特能力，这些微生物可能只是在适应塑料。

"塑料是一种被引入海洋环境的新元素，而且只存在了大约50年，"相应的主要作者、FAU的Harbor Branch海洋学研究所和Harriet L. Wilkes荣誉学院的生物学助理教授Tracy Mincer博士说。"我们的实验室工作表明，这些弧菌极具攻击性，可以在几分钟内寻找并粘附在塑料上。我们还发现，微生物在粘附塑料时有一些附着因素，而这与病原体使用的机制相同"。

发表在《水研究》杂志上的这项研究说明，开阔海域的弧菌代表了一个至今未被描述的微生物群体，其中一些代表了潜在的新物种，拥有病原体和低营养物质获取基因的混合体，反映了它们的浮游栖息地和它们定居的基质和宿主。利用元基因组组装的基因组（MAG），这项研究代表了第一个从塑料碎片中组装的弧菌属的基因组。

一些基于培养的数据显示，搁浅的马尾藻似乎藏有大量的弧菌。资料来源：Brian Lapointe, FAU港口分部

该研究强调了与霍乱和非霍乱细菌菌株密切相关的脊椎动物病原体基因。栽培品种的表型测试证实了快速的生物膜形成、溶血和脂磷溶解活动，与致病潜力一致。

研究人员还发现，首次在霍乱弧菌中描述的zonula occludens毒素或"zot"基因，是一种增加肠道通透性的分泌毒素，是他们发现的弧菌中保留和选择最多的一些基因。这些弧菌似乎是通过肠道进入，卡在肠道里，并以这种方式进行感染。

"我们发现的另一件有趣的事情是一组被称为'zot'基因的基因，它导致了肠漏综合症，"Mincer说。"例如，如果一条鱼吃了一块塑料并被这种弧菌感染，然后导致肠道漏水和腹泻，它将释放废物营养物质，如氮和磷酸盐，可能会刺激马尾藻的生长和其他周围的生物。"

研究结果显示，这种环境中的一些弧菌有一种"杂食"的生活方式，以植物和动物宿主为目标，同时具有在低营养条件下持续存在的能力。随着人类与马尾藻-塑料海洋废弃物互动的增加，这些基质的相关微生物菌群可能藏有强有力的机会主义病原体。重要的是，一些基于培养的数据显示，搁浅的马尾藻似乎藏有大量的弧菌。

"我认为在这一点上，没有人真正考虑过这些微生物和它们导致感染的能力，"Mincer说。"我们真的想让公众意识到这些相关的风险。特别是，在对风险进行更彻底的探讨之前，应该对马尾藻生物体的收获和加工持谨慎态度。"