近日，中国科学技术大学环境科学与工程系在天然有机质（NOM）光化学行为对水体中胞外抗生素抗性基因（eARGs）自然转化的促进作用及其分子机制取得了新进展。相关研究以“Natural Organic Matter Enhances Natural Transformation of Extracellular Antibiotic Resistance Genes in Sunlit Water”为题，在Environmental Science & Technology发表文章（DOI: 10.1021/acs.est.4c08211）。

抗生素耐药性已成为全球公共卫生领域的重大挑战。环境水体作为抗生素耐药基因（ARGs）和病原菌的重要储存库和传播途径，其ARGs的增殖和传播备受关注。为有效应对这一危机，阐明抗生素耐药性传播的驱动因素，特别是在自然环境中尤为重要。天然有机质（NOM）广泛存在于水生生态系统中，在地球循环与转化过程中发挥着重要作用。然而，NOM光化学行为对水生环境中抗生素耐药性传播的影响存在争议，亟待深入研究。本研究利用天然感受态模式细菌Acinetobacter baylyi ADP1和来自污水处理厂出水的复杂微生物群落，全面评估了模拟环境体系及不同实际水体中NOM光化学对胞外ARGs（eARGs）自然转化的影响，证实了环境浓度的NOM可显著增强光照水体中eARGs的自然转化过程。结合转录组学分析、氧化还原酶活检测等多种方法，发现NOM光化学过程产生的ROS可作为细菌的外源环境应激源，引起胞内氧化应激反应，上调与自然转化相关基因的表达，增加细胞膜通透性，提高ATP生成，最终促进天然水环境中ARGs的水平转移，耐药性增强。本研究揭示了NOM光化学行为是抗生素耐药性传播的重要自然驱动因素，为精准评估和有效控制抗生素耐药性传播风险提供了理论依据和新思路。

图. 天然有机质促进光照水体中eARGs自然转化过程

该研究得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项基金及香港特别行政区政府研究资助局主题研究计划的资助。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c08211