俄罗斯谢通河的微塑料，改变了水域中的微生物多样性|海潮天下讯

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在现代环境污染问题中，微塑料的危害日益令人担忧。特别是在水域中，微塑料的难以降解的特性，使它成了一种持久性污染物，还给微生物提供了一种新的栖息地，从而改变了水体生态的结构。

海潮天下（Marine Biodiversity）小编读到一篇最新研究，来自俄罗斯莫斯科大学的研究团队2026年1月1日在《Environments》期刊上发表了一项关于微塑料污染对水域微生物群落影响的研究，着重研究了位于莫斯科地区的谢通河（Setun）中微塑料对水体微生物的影响。这项研究揭示了微塑料如何改变水域中的微生物多样性，尤其是在抗生素耐药性基因传播方面的潜在风险。

▲上图：该研究团队用LEI-MANTA300型采样网采集微塑料。论文出处：Eremin, Andrey, et al.(2026)

谢通河是莫斯科市的一条重要的支流，流经大规模城市化区域，因此受到了比较严重的污染影响。研究人员通过多次采样，分析了该河流中的微塑料浓度及其组成，他们发现，微塑料还不只是水体中的物理污染物；微塑料已成了水生微生物群体新的生长载体。

这些塑料颗粒在水中的浓度，随着时间的推移逐渐增加，给微生物的附着和繁殖提供了新的表面，形成了所谓的“塑料圈”（plastisphere）。这一发现表明，微塑料不仅仅作为污染物存在，还成为了一个新的生态系统，支持了一些特定微生物的生长和繁殖。

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（图文无关）2013年的另外一项研究提出了“塑料圈”的概念。论文出处：Zettler, E. R., Mincer, T. J., & Amaral-Zettler, L. A. (2013).

在对谢通河的水样进行微生物群落分析时，研究人员首先对河水中的微塑料进行了全面的采集与分析。他们采用高精度的差示扫描量热法（DSC），对微塑料颗粒的物理特性进行了测定，结果显示，大部分微塑料颗粒是低密度聚乙烯（LDPE）、以及聚丙烯（PP）材料，这两种塑料常见于城市生活中，且具有比较强的持久性和稳定性。研究团队对水样中的微塑料颗粒进行了分选，成功地分离出了大量的微塑料样本，这些样本在后续的微生物培养实验中提供了关键的数据支持。

▲上图：样本 C1–C3 的采样点位置分布图。论文出处：Eremin, Andrey, et al.(2026)

为了更深入地探讨微塑料对微生物群落的影响，研究人员在实验室中进行了多轮培养实验。他们将从谢通河采集到的水样与微塑料颗粒一起培养，通过多次传代，观察微生物群落在不同塑料表面上的变化。在培养过程中，研究人员发现，微塑料表面上的微生物群落相较于水体中的原生微生物群落，其多样性显著下降，且许多原本在水中较为常见的细菌种类几乎消失了。

相反，某些特定细菌，特别是蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus），在塑料表面上获得了更好的生存条件，繁殖迅速，甚至在某些实验条件下形成了近乎单一的群落。这一现象表明，微塑料表面为某些微生物提供了优越的生存环境，使得它们在这些特殊表面上生长繁殖，而水体中的其他微生物则未能适应这种环境。

进一步的分析揭示，这些塑料附着的微生物群落中，存在大量抗生素耐药基因，尤其是与临床抗生素耐药性相关的基因。

研究人员借助16S rRNA基因测序发现，微塑料表面上的细菌群体呈现出了显著的抗药性，尤其是多种抗生素耐药基因，如oqxAB多重耐药外排泵基因、mcr-3样的磷乙醇胺转移酶基因等。

此外，研究人员还在微生物基因组中发现了与β-内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素、四环素、大环内酯类抗生素等多种抗生素相关的抗药性基因。这些抗药性基因的存在，意味着微塑料除了作为细菌栖息的场所，还可能成为抗药性基因传播的载体。

微塑料上微生物群落的抗药性增强，也可能跟微生物在塑料表面的高密度附着有关。因为，高密度的微生物群落，给基因水平转移提供了更好的机会，尤其是通过质粒转移、以及基因组转移等方式，抗药性基因在群体间的扩散速度可能大大加快。这样一来，就给水体生态系统和公共卫生构成了潜在威胁，因为微塑料不仅为细菌提供了栖息空间，还可能成为抗生素耐药性基因在水域环境中扩散的载体、从而增加抗药性细菌在水域环境中的传播风险。

在这一系列实验中，研究人员还特别考察了不同类型微塑料对微生物群落的影响。他们用低密度聚乙烯（LDPE）和聚己内酯（PCL）两种塑料材料，发现，这两种塑料对微生物群落的影响存在明显差异。尤其是PCL，经过一段时间的培养后，表面发生了明显的结构变化，出现了更为平滑的表面，表明部分微生物可能在降解PCL过程中发挥了作用。与此不同的是，LDPE的表面没有明显的降解迹象，显示出LDPE在水中可能更加稳定、难以被微生物降解。

（图文无关）▲上图：俄罗斯莫斯科塞通河（Setun River）中的浮动垃圾截留装置。这类设施常用于捕获河道表面的宏观垃圾，同时也反映了该流域受到的人造聚合物污染现状，本研究所探讨的微塑料正是此类宏观塑料在环境中崩解后的产物。（图片来源：A.Savin, 2007年摄影 CC BY-SA 3.0）

此外，研究人员还探索了添加生物表面活性剂对微塑料降解的影响。在实验中，他们向培养体系中添加表面活性素（surfactin）后发现，生物表面活性剂能够有效地促进微生物对微塑料的降解。实验结果表明，添加表面活性素后，微生物群落的多样性有所回升，且微塑料降解速率明显加快。尤其是PCL材料的降解表现更加显著，微塑料的质量损失达到了较高的比例。这个发现，给未来开发微塑料生物降解技术带来了一个新的思路，表明在微塑料污染治理中，微生物和生物表面活性剂的联合应用，可能会有不错的应用前景。

来自俄罗斯谢通河的这项研究，揭示了微塑料如何影响水域微生物群落的组成，深入探讨了其对微生物功能特性的潜在影响。随着微塑料污染问题的日益严重、以及2026年预计塑料污染谈判还将继续，全球范围内如何减少微塑料的排放、促进微塑料的生物降解，已经成为亟待解决的环保课题。

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塑料圈 (Plastisphere)

塑料圈（Plastisphere），也可以翻译为塑生态圈，是指附着、并生活在环境微塑料颗粒表面的微生物群落及其形成的复杂生态系统。这一概念最早是由Dr.Linda A. Amaral-Zettler和她的研究团队在2013年的一篇研究中提出来的。微塑料进入水体后，其疏水性表面会迅速吸附有机物，进而吸引细菌、真菌和藻类附着并形成生物膜。塑料圈与周围的自由漂浮微生物群落（Planktonic community）在物种组成、代谢活性和基因交换频率上存在显著差异。

▲上图：这张图片展示了塑料垃圾（塑料海洋废物）表面附着的微生物群落，研究表明这些微生物群落包括异养生物、自养生物、捕食者和共生体，构成了一个被称为“塑料圈”（Plastisphere）的生态系统。论文出处：Zettler, E. R., Mincer, T. J., & Amaral-Zettler, L. A. (2013).

这个概念为研究水体中的塑料污染和微生物相互作用开辟了新的视角。在本研究中，塞通河的塑料圈表现出对芽孢杆菌（Bacillota）的强烈选择性。

水平基因转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）

水平基因转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）是指遗传物质在非亲代与子代关系的生物个体之间进行横向交换的过程，这与从亲本传给后代的垂直遗传（Vertical Inheritance）有着本质的区别。在细菌群落中，HGT主要以转化、转导和接合三种方式实现，让细菌能够跨越种属界限，迅速获得诸如抗生素耐药性、或代谢新底物等功能性基因。这种机制，就极大加速了微生物的进化进程，使其能够灵活应对多变的环境压力。

在本项研究中，Eremin团队之所以重点讨论水平基因转移，是因为它直接揭示了微塑料污染最核心的生物安全风险——耐药基因（ARGs）的扩散效率问题。微塑料表面的生物膜，由于细菌定植密度极高，就给耐药基因在不同菌种间的横向流动提供了一个较为理想的物理场所。该研究发现耐药基因常位于第一类整合子等移动遗传元件上，也就是说，微塑料不仅是耐药菌的“搬运工”、也是一个促进基因交换的“移动反应器”，显著地加速了临床相关耐药性在城市河流生态系统中的扩散与存续。

本文参考资料
感兴趣的海潮天下（Marine Biodiversity）读者可以参看该研究的全文：
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”概念诞生的论文来自：
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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论文出处 | Eremin A, Trefilov V, Rodin V, et al.

文 | 王海诗

排版 | 卢晓雨

时间 | 2026年1月

海潮天下

引

用

本

文

王海诗.微塑料如何改变水域中的微生物多样性？一项来自莫斯科谢通河的新研究.海潮天下.2026-01-09

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