俄羅斯謝通河的微塑料，改變了水域中的微生物多樣性|海潮天下訊

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在現(xiàn)代環(huán)境污染問題中，微塑料的危害日益令人擔(dān)憂。特別是在水域中，微塑料的難以降解的特性，使它成了一種持久性污染物，還給微生物提供了一種新的棲息地，從而改變了水體生態(tài)的結(jié)構(gòu)。

海潮天下（Marine Biodiversity）小編讀到一篇最新研究，來自俄羅斯莫斯科大學(xué)的研究團隊2026年1月1日在《Environments》期刊上發(fā)表了一項關(guān)于微塑料污染對水域微生物群落影響的研究，著重研究了位于莫斯科地區(qū)的謝通河（Setun）中微塑料對水體微生物的影響。這項研究揭示了微塑料如何改變水域中的微生物多樣性，尤其是在抗生素耐藥性基因傳播方面的潛在風(fēng)險。

▲上圖：該研究團隊用LEI-MANTA300型采樣網(wǎng)采集微塑料。論文出處：Eremin, Andrey, et al.(2026)

謝通河是莫斯科市的一條重要的支流，流經(jīng)大規(guī)模城市化區(qū)域，因此受到了比較嚴(yán)重的污染影響。研究人員通過多次采樣，分析了該河流中的微塑料濃度及其組成，他們發(fā)現(xiàn)，微塑料還不只是水體中的物理污染物；微塑料已成了水生微生物群體新的生長載體。

這些塑料顆粒在水中的濃度，隨著時間的推移逐漸增加，給微生物的附著和繁殖提供了新的表面，形成了所謂的“塑料圈”（plastisphere）。這一發(fā)現(xiàn)表明，微塑料不僅僅作為污染物存在，還成為了一個新的生態(tài)系統(tǒng)，支持了一些特定微生物的生長和繁殖。

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（圖文無關(guān)）2013年的另外一項研究提出了“塑料圈”的概念。論文出處：Zettler, E. R., Mincer, T. J., & Amaral-Zettler, L. A. (2013).

在對謝通河的水樣進行微生物群落分析時，研究人員首先對河水中的微塑料進行了全面的采集與分析。他們采用高精度的差示掃描量熱法（DSC），對微塑料顆粒的物理特性進行了測定，結(jié)果顯示，大部分微塑料顆粒是低密度聚乙烯（LDPE）、以及聚丙烯（PP）材料，這兩種塑料常見于城市生活中，且具有比較強的持久性和穩(wěn)定性。研究團隊對水樣中的微塑料顆粒進行了分選，成功地分離出了大量的微塑料樣本，這些樣本在后續(xù)的微生物培養(yǎng)實驗中提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持。

▲上圖：樣本 C1–C3 的采樣點位置分布圖。論文出處：Eremin, Andrey, et al.(2026)

為了更深入地探討微塑料對微生物群落的影響，研究人員在實驗室中進行了多輪培養(yǎng)實驗。他們將從謝通河采集到的水樣與微塑料顆粒一起培養(yǎng)，通過多次傳代，觀察微生物群落在不同塑料表面上的變化。在培養(yǎng)過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，微塑料表面上的微生物群落相較于水體中的原生微生物群落，其多樣性顯著下降，且許多原本在水中較為常見的細(xì)菌種類幾乎消失了。

相反，某些特定細(xì)菌，特別是蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus），在塑料表面上獲得了更好的生存條件，繁殖迅速，甚至在某些實驗條件下形成了近乎單一的群落。這一現(xiàn)象表明，微塑料表面為某些微生物提供了優(yōu)越的生存環(huán)境，使得它們在這些特殊表面上生長繁殖，而水體中的其他微生物則未能適應(yīng)這種環(huán)境。

進一步的分析揭示，這些塑料附著的微生物群落中，存在大量抗生素耐藥基因，尤其是與臨床抗生素耐藥性相關(guān)的基因。

研究人員借助16S rRNA基因測序發(fā)現(xiàn)，微塑料表面上的細(xì)菌群體呈現(xiàn)出了顯著的抗藥性，尤其是多種抗生素耐藥基因，如oqxAB多重耐藥外排泵基因、mcr-3樣的磷乙醇胺轉(zhuǎn)移酶基因等。

此外，研究人員還在微生物基因組中發(fā)現(xiàn)了與β-內(nèi)酰胺類抗生素、氨基糖苷類抗生素、四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素等多種抗生素相關(guān)的抗藥性基因。這些抗藥性基因的存在，意味著微塑料除了作為細(xì)菌棲息的場所，還可能成為抗藥性基因傳播的載體。

微塑料上微生物群落的抗藥性增強，也可能跟微生物在塑料表面的高密度附著有關(guān)。因為，高密度的微生物群落，給基因水平轉(zhuǎn)移提供了更好的機會，尤其是通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)移、以及基因組轉(zhuǎn)移等方式，抗藥性基因在群體間的擴散速度可能大大加快。這樣一來，就給水體生態(tài)系統(tǒng)和公共衛(wèi)生構(gòu)成了潛在威脅，因為微塑料不僅為細(xì)菌提供了棲息空間，還可能成為抗生素耐藥性基因在水域環(huán)境中擴散的載體、從而增加抗藥性細(xì)菌在水域環(huán)境中的傳播風(fēng)險。

在這一系列實驗中，研究人員還特別考察了不同類型微塑料對微生物群落的影響。他們用低密度聚乙烯（LDPE）和聚己內(nèi)酯（PCL）兩種塑料材料，發(fā)現(xiàn)，這兩種塑料對微生物群落的影響存在明顯差異。尤其是PCL，經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)后，表面發(fā)生了明顯的結(jié)構(gòu)變化，出現(xiàn)了更為平滑的表面，表明部分微生物可能在降解PCL過程中發(fā)揮了作用。與此不同的是，LDPE的表面沒有明顯的降解跡象，顯示出LDPE在水中可能更加穩(wěn)定、難以被微生物降解。

（圖文無關(guān)）▲上圖：俄羅斯莫斯科塞通河（Setun River）中的浮動垃圾截留裝置。這類設(shè)施常用于捕獲河道表面的宏觀垃圾，同時也反映了該流域受到的人造聚合物污染現(xiàn)狀，本研究所探討的微塑料正是此類宏觀塑料在環(huán)境中崩解后的產(chǎn)物。（圖片來源：A.Savin, 2007年攝影 CC BY-SA 3.0）

此外，研究人員還探索了添加生物表面活性劑對微塑料降解的影響。在實驗中，他們向培養(yǎng)體系中添加表面活性素（surfactin）后發(fā)現(xiàn)，生物表面活性劑能夠有效地促進微生物對微塑料的降解。實驗結(jié)果表明，添加表面活性素后，微生物群落的多樣性有所回升，且微塑料降解速率明顯加快。尤其是PCL材料的降解表現(xiàn)更加顯著，微塑料的質(zhì)量損失達(dá)到了較高的比例。這個發(fā)現(xiàn)，給未來開發(fā)微塑料生物降解技術(shù)帶來了一個新的思路，表明在微塑料污染治理中，微生物和生物表面活性劑的聯(lián)合應(yīng)用，可能會有不錯的應(yīng)用前景。

來自俄羅斯謝通河的這項研究，揭示了微塑料如何影響水域微生物群落的組成，深入探討了其對微生物功能特性的潛在影響。隨著微塑料污染問題的日益嚴(yán)重、以及2026年預(yù)計塑料污染談判還將繼續(xù)，全球范圍內(nèi)如何減少微塑料的排放、促進微塑料的生物降解，已經(jīng)成為亟待解決的環(huán)保課題。

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塑料圈 (Plastisphere)

塑料圈（Plastisphere），也可以翻譯為塑生態(tài)圈，是指附著、并生活在環(huán)境微塑料顆粒表面的微生物群落及其形成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。這一概念最早是由Dr.Linda A. Amaral-Zettler和她的研究團隊在2013年的一篇研究中提出來的。微塑料進入水體后，其疏水性表面會迅速吸附有機物，進而吸引細(xì)菌、真菌和藻類附著并形成生物膜。塑料圈與周圍的自由漂浮微生物群落（Planktonic community）在物種組成、代謝活性和基因交換頻率上存在顯著差異。

▲上圖：這張圖片展示了塑料垃圾（塑料海洋廢物）表面附著的微生物群落，研究表明這些微生物群落包括異養(yǎng)生物、自養(yǎng)生物、捕食者和共生體，構(gòu)成了一個被稱為“塑料圈”（Plastisphere）的生態(tài)系統(tǒng)。論文出處：Zettler, E. R., Mincer, T. J., & Amaral-Zettler, L. A. (2013).

這個概念為研究水體中的塑料污染和微生物相互作用開辟了新的視角。在本研究中，塞通河的塑料圈表現(xiàn)出對芽孢桿菌（Bacillota）的強烈選擇性。

水平基因轉(zhuǎn)移（Horizontal Gene Transfer, HGT）

水平基因轉(zhuǎn)移（Horizontal Gene Transfer, HGT）是指遺傳物質(zhì)在非親代與子代關(guān)系的生物個體之間進行橫向交換的過程，這與從親本傳給后代的垂直遺傳（Vertical Inheritance）有著本質(zhì)的區(qū)別。在細(xì)菌群落中，HGT主要以轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合三種方式實現(xiàn)，讓細(xì)菌能夠跨越種屬界限，迅速獲得諸如抗生素耐藥性、或代謝新底物等功能性基因。這種機制，就極大加速了微生物的進化進程，使其能夠靈活應(yīng)對多變的環(huán)境壓力。

在本項研究中，Eremin團隊之所以重點討論水平基因轉(zhuǎn)移，是因為它直接揭示了微塑料污染最核心的生物安全風(fēng)險——耐藥基因（ARGs）的擴散效率問題。微塑料表面的生物膜，由于細(xì)菌定植密度極高，就給耐藥基因在不同菌種間的橫向流動提供了一個較為理想的物理場所。該研究發(fā)現(xiàn)耐藥基因常位于第一類整合子等移動遺傳元件上，也就是說，微塑料不僅是耐藥菌的“搬運工”、也是一個促進基因交換的“移動反應(yīng)器”，顯著地加速了臨床相關(guān)耐藥性在城市河流生態(tài)系統(tǒng)中的擴散與存續(xù)。

本文參考資料
感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：
Eremin A, Trefilov V, Rodin V, et al. Nanopore Sequencing Reveals Microbial Community Compositions on Microplastic in the Setun River of the Moscow Region[J]. Environments, 2026, 13(1): 26.
本文提到的早年“塑料圈”概念誕生的論文來自：
Zettler E R, Mincer T J, Amaral-Zettler L A. Life in the “plastisphere”: microbial communities on plastic marine debris[J]. Environmental science & technology, 2013, 47(13): 7137-7146.

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論文出處 | Eremin A, Trefilov V, Rodin V, et al.

文 | 王海詩

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年1月

海潮天下

引

用

本

文

王海詩.微塑料如何改變水域中的微生物多樣性？一項來自莫斯科謝通河的新研究.海潮天下.2026-01-09

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