人类活动与气候变化加剧环境中病原细菌的传播：全球分布模式与未来风险预测

《SCIENCE ADVANCES》：Anthropogenic activity and climate change exacerbate the spread of pathogenic bacteria in the environment

推荐语：为揭示环境介导的人类病原细菌（HPB）全球分布规律及气候变化的潜在影响，研究人员基于全球106万份微生物群落样本构建HPB图谱，发现其分布呈现纬度多样性梯度，气候与人为因素是主要驱动因子。预测显示，本世纪末HPB丰富度、丰度及入侵风险将随气候变暖加剧而上升，尤其在可持续发展滞后的区域。该研究为“One Health”框架下HPB传播风险评估提供了关键数据支撑，发表于《Science Advances》。

　　论文解读：
人类健康正面临前所未有的环境挑战。随着气候变化加剧和人为活动扩张，环境中潜伏的病原微生物对人类健康的威胁日益凸显。其中，人类病原细菌（HPB）引发的感染是全球第二大死因，每年导致约770万死亡。尽管“One Health”理念强调人-动物-环境健康的协同性，但HPB在全球生态系统中的分布规律、驱动因素及气候变化响应机制仍属空白。这一知识缺口严重制约了公共卫生风险的早期预警与防控策略制定。

为系统解析这一科学问题，中国科学院等机构的研究人员开展了一项横跨全球生态系统的宏大规模研究。团队整合了来自动物、植物、土壤和水体等26类生境的1,066,584份微生物群落样本，通过环境DNA（eDNA）技术和16S rRNA扩增子测序，结合人类病原数据库比对，首次构建了全球HPB分布图谱。研究采用随机森林机器学习模型解析驱动因子，并基于共享社会经济路径（SSP）气候情景预测未来变化趋势。相关成果发表于《Science Advances》。

主要技术方法包括：（1）全球多生境微生物群落采样（非人源样本）；（2）16S rRNA基因测序与HPB数据库比对；（3）随机森林模型构建与特征重要性分析；（4）最大熵模型评估入侵风险；（5）多气候情景（SSP126-SSP585）下的未来预测。

研究结果：

1. 自然环境中HPB的广泛存在
   分析显示88%的样本存在HPB，涵盖9门113属330种。优势菌门为Pseudomonadota和Bacillota（占59%），包含大肠杆菌（Escherichia coli）等致命病原体。HPB呈现显著纬度梯度：非洲丰富度最高（中位数9 OTUs），南极最低（2 OTUs）。动物相关生境（如灵长类栖息地）的HPB丰度达3046 ppm，显著高于自然生境。

2. 人为活动促进HPB传播
   社会经济指标与HPB分布显著相关：中低收入国家的HPB丰富度比高收入国家高25%（P<0.01），人类发展指数（HDI）每降低0.1单位对应HPB增加1.2 OTUs。耐药菌种呈现更广生态位宽度（r=0.13, P=0.018），提示抗生素耐药性可能加速跨环境传播。

3. 全球分布模式与驱动因素
   随机森林模型揭示气候（44.2%贡献）与人为因素（30.1%）是HPB空间格局的主控因子。高温高辐射区域（如印度次大陆）HPB丰富度达27.75 OTUs，是寒带地区的15倍。降水变量解释12%的变异，印证水媒传播的重要性。

4. 气候变化下的风险加剧
   预测显示，到2100年SSP585情景将导致HPB丰富度增长26.6%，北美和欧洲增幅最大（+5.3 OTUs）。入侵风险热点区扩大4.5%，主要集中于北半球中纬度。值得注意的是，高发展水平区域对气候变化更敏感，其HPB增速比低收入区域高18%（P<0.001）。

讨论与意义：
该研究首次量化了HPB的全球生态分布及其气候响应，为理解环境-病原体-人类健康的三元关系提供了范式转变。三大发现尤其值得关注：（1）HPB在自然界的广泛定植支持“微生物连通性”假说，暗示任何生态位的扰动都可能通过病原体网络影响人类健康；（2）发展不平衡导致的“卫生鸿沟”可能通过环境病原库持续放大健康不平等；（3）气候变暖与不可持续发展路径的协同效应，将使温带发达地区面临意想不到的HPB风险激增。

这项研究为WHO“优先病原体清单”的生态溯源提供科学依据，强调在气候变化背景下，必须将环境病原监测纳入全球疾病负担评估体系。未来研究需结合宏基因组学解析HPB毒力基因的环境表达规律，并开发基于生态位建模的早期预警系统。正如作者指出：“遏制HPB传播不仅需要医疗干预，更取决于我们对人-环境界面复杂互作的深刻认知。”