研究發現低劑量抗生素污染或加劇溫室氣體排放

安徽師范大學教師李想首次從細胞層面系統揭示了低濃度抗生素如何影響微生物氮循環并促進溫室氣體氧化亞氮的排放，為認識抗生素污染的氣候效應提供了新的科學證據。研究成果發表于《環境科學與技術》。

環境濃度四環素調控脫氮副球菌生理響應機制。安徽師范大學供圖

抗生素已在土壤、水體和沉積物等多種環境中被普遍發現。與高濃度抗生素直接殺滅微生物不同，自然環境中更常見的低劑量抗生素雖然不會“殺死”微生物，卻可能悄然改變它們的代謝方式，并由此影響生態系統的正常運行，但這一影響機制長期缺乏清晰認識。氮循環是維持生態系統穩定的重要過程，其中由微生物參與的反硝化作用既決定了硝酸鹽在環境中的去向，也是溫室氣體氧化亞氮的重要來源。因此，弄清抗生素污染如何影響這一過程以及氧化亞氮的排放，對生態環境保護和氣候變化研究具有重要意義。

研究團隊以典型反硝化細菌為對象，模擬環境中常見濃度的四環素類抗生素暴露情況。結果發現，即使在不足以殺死細胞的低濃度下，抗生素仍能顯著延緩硝酸鹽的去除過程，并大幅增加氧化亞氮的排放。通過酶活測定、細胞生理與轉錄組學分析，研究團隊發現抗生素通過抑制蛋白質合成、干擾葡萄糖代謝與電子傳遞，導致細胞內部氧化還原失衡和活性氧積累，進而優先抑制了還原氧化亞氮的酶活性，造成氧化亞氮積累。

該研究首次從“抗生素—微生物—溫室氣體”連鎖機制的角度，闡明了亞致死劑量抗生素對氮循環的非致死性干擾途徑，為科學評估抗生素污染的環境與氣候效應提供了新依據。研究成果提示，在環境風險評價和全球氧化亞氮排放模型中，應考慮低劑量抗生素的長期生態效應。

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c09865