研究发现低剂量抗生素污染或加剧温室气体排放

安徽师范大学教师李想首次从细胞层面系统揭示了低浓度抗生素如何影响微生物氮循环并促进温室气体氧化亚氮的排放，为认识抗生素污染的气候效应提供了新的科学证据。研究成果发表于《环境科学与技术》。

环境浓度四环素调控脱氮副球菌生理响应机制。安徽师范大学供图

抗生素已在土壤、水体和沉积物等多种环境中被普遍发现。与高浓度抗生素直接杀灭微生物不同，自然环境中更常见的低剂量抗生素虽然不会“杀死”微生物，却可能悄然改变它们的代谢方式，并由此影响生态系统的正常运行，但这一影响机制长期缺乏清晰认识。氮循环是维持生态系统稳定的重要过程，其中由微生物参与的反硝化作用既决定了硝酸盐在环境中的去向，也是温室气体氧化亚氮的重要来源。因此，弄清抗生素污染如何影响这一过程以及氧化亚氮的排放，对生态环境保护和气候变化研究具有重要意义。

研究团队以典型反硝化细菌为对象，模拟环境中常见浓度的四环素类抗生素暴露情况。结果发现，即使在不足以杀死细胞的低浓度下，抗生素仍能显著延缓硝酸盐的去除过程，并大幅增加氧化亚氮的排放。通过酶活测定、细胞生理与转录组学分析，研究团队发现抗生素通过抑制蛋白质合成、干扰葡萄糖代谢与电子传递，导致细胞内部氧化还原失衡和活性氧积累，进而优先抑制了还原氧化亚氮的酶活性，造成氧化亚氮积累。

该研究首次从“抗生素—微生物—温室气体”连锁机制的角度，阐明了亚致死剂量抗生素对氮循环的非致死性干扰途径，为科学评估抗生素污染的环境与气候效应提供了新依据。研究成果提示，在环境风险评价和全球氧化亚氮排放模型中，应考虑低剂量抗生素的长期生态效应。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c09865