弧菌與馬尾藻的結合致命細菌正在適應塑料

加勒比海和馬尾藻海域的基因組學研究標志著來自塑料廢物的弧菌的首次集合。最近的研究揭示了馬尾藻物種、海洋塑料廢物和弧菌之間的相互作用如何創造出完美的"病原體"，對海洋生物多樣性和公共健康構成威脅。弧菌普遍存在于全球水域，是與海洋有關的人類死亡的主要原因。

例如，通常被稱為食肉菌的弧菌可因食用海鮮而引起嚴重的食源性疾病，并可導致開放性傷口的感染和死亡。

從2011年起，馬尾藻（一種自由生活的棕色大型藻類）在馬尾藻海和其他開放海域（如大大西洋馬尾藻帶）的存在明顯增加，海灘上出現了定期和異常的海藻堆積事件。此外，最初在馬尾藻海表層水域發現的海洋塑料垃圾，由于其壽命長，比海洋生態系統中的自然基質持續時間長達數十年，已成為全球關注的問題。

目前，人們對弧菌與馬尾藻的生態關系知之甚少。此外，對于定植于塑料海洋廢棄物和馬尾藻的弧菌是否有可能感染人類，一直缺乏基因組和元基因組證據。隨著夏季的到來，人們正在努力尋找創新的解決方案來重新利用馬尾藻，這些基質是否會對公眾健康構成三重威脅？

來自佛羅里達大西洋大學的研究人員和合作者對從鰻魚幼蟲、塑料海洋廢棄物、馬尾藻以及從北大西洋加勒比海和馬尾藻海域收集的海水樣本中分離出的16個弧菌品種的基因組進行了完全測序。他們發現的是弧菌病原體具有"粘"在微塑料上的獨特能力，這些微生物可能只是在適應塑料。

"塑料是一種被引入海洋環境的新元素，而且只存在了大約50年，"相應的主要作者、FAU的Harbor Branch海洋學研究所和Harriet L. Wilkes榮譽學院的生物學助理教授Tracy Mincer博士說。"我們的實驗室工作表明，這些弧菌極具攻擊性，可以在幾分鐘內尋找并粘附在塑料上。我們還發現，微生物在粘附塑料時有一些附著因素，而這與病原體使用的機制相同"。

發表在《水研究》雜志上的這項研究說明，開闊海域的弧菌代表了一個至今未被描述的微生物群體，其中一些代表了潛在的新物種，擁有病原體和低營養物質獲取基因的混合體，反映了它們的浮游棲息地和它們定居的基質和宿主。利用元基因組組裝的基因組（MAG），這項研究代表了第一個從塑料碎片中組裝的弧菌屬的基因組。

一些基于培養的數據顯示，擱淺的馬尾藻似乎藏有大量的弧菌。資料來源：Brian Lapointe, FAU港口分部

該研究強調了與霍亂和非霍亂細菌菌株密切相關的脊椎動物病原體基因。栽培品種的表型測試證實了快速的生物膜形成、溶血和脂磷溶解活動，與致病潛力一致。

研究人員還發現，首次在霍亂弧菌中描述的zonula occludens毒素或"zot"基因，是一種增加腸道通透性的分泌毒素，是他們發現的弧菌中保留和選擇最多的一些基因。這些弧菌似乎是通過腸道進入，卡在腸道里，并以這種方式進行感染。

"我們發現的另一件有趣的事情是一組被稱為'zot'基因的基因，它導致了腸漏綜合癥，"Mincer說。"例如，如果一條魚吃了一塊塑料并被這種弧菌感染，然后導致腸道漏水和腹瀉，它將釋放廢物營養物質，如氮和磷酸鹽，可能會刺激馬尾藻的生長和其他周圍的生物。"

研究結果顯示，這種環境中的一些弧菌有一種"雜食"的生活方式，以植物和動物宿主為目標，同時具有在低營養條件下持續存在的能力。隨著人類與馬尾藻-塑料海洋廢棄物互動的增加，這些基質的相關微生物菌群可能藏有強有力的機會主義病原體。重要的是，一些基于培養的數據顯示，擱淺的馬尾藻似乎藏有大量的弧菌。

"我認為在這一點上，沒有人真正考慮過這些微生物和它們導致感染的能力，"Mincer說。"我們真的想讓公眾意識到這些相關的風險。特別是，在對風險進行更徹底的探討之前，應該對馬尾藻生物體的收獲和加工持謹慎態度。"