环境基因组监测开启新时代：助力公共健康与生物多样性保护

为应对公共健康和生物多样性保护挑战，研究人员围绕环境基因组监测展开研究，成果助力多领域发展。

　　在科技飞速发展的当下，人类对微观世界的探索不断深入，尤其是在基因领域的研究成果斐然。然而，传统的致突变性和基因毒性研究，主要聚焦于评估化学物质对基因组的不良影响，特别是致癌风险。随着生活环境日益复杂，新的问题接踵而至。一方面，抗生素的广泛使用，导致耐药细菌不断涌现，严重威胁公共健康；另一方面，生态系统中的生物多样性也面临诸多挑战，传统生态调查方法难以全面掌握物种分布情况。这些问题亟待解决，在此背景下，环境基因组监测的研究应运而生。

为了探索环境基因组学在应对公共健康挑战和生物多样性保护方面的潜力，来自日本的研究人员开展了相关研究。该研究成果发表在《Genes and Environment》杂志上。参与此次研究的人员来自多个机构，包括花王公司（Kao Corporation）、日本国立卫生科学研究所（National Institute of Health Sciences）、东京大学（The University of Tokyo）等。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。其中，下一代测序（NGS）技术发挥了重要作用，它不仅用于人类 / 动物基因组分析，还应用于环境基因组分析。宏基因组分析则被用于研究河水细菌群落和耐药基因。在废水监测方面，研究人员开发了高灵敏度的病原体基因组检测技术。同时，环境 DNA（eDNA）和环境 RNA（eRNA）分析技术也被广泛应用于生物多样性研究。

研究结果如下：

1. 河水微生物群落与耐药基因研究：日本国立卫生科学研究所的 Takayoshi Suzuki 探讨了抗生素耐药细菌这一紧迫问题。研究发现，抗生素污染致使耐药菌株增多，监测和检测这些病原体至关重要。通过宏基因组分析河水，有助于研究细菌群落和了解耐药基因的分布。但该领域面临两大挑战，一是提高从环境水样中回收微生物的效率，二是准确识别各种形式的耐药基因。研究提出生物膜或鱼肠道可提高从水环境中回收 eDNA 的效率，同时利用长读长测序技术和在线搜索软件可识别细菌和抗微生物耐药基因。
2. 废水流行病学研究：东京大学的 Masaaki Kitajima 介绍了废水流行病学（WBE）。WBE 可收集社区病原体流行的连续、无偏数据，在监测传染病公共健康趋势方面优势显著。研究人员开发的病毒识别方法，包括变异检测，已成功应用于监测 2020 年东京奥运会和残奥会村的 COVID-19 情况，且该方法在监测其他呼吸道病毒方面也有潜力，对建立多层传染病监测系统意义重大。
3. eDNA 在生物多样性研究中的应用：日本国立环境研究所的 Natsuko Kondo 聚焦 eDNA 分析。eDNA 来源于大型生物的组织和排泄物，能检测到传统生态调查方法难以观察到的物种。但 eDNA 分析存在挑战，如需要全面的参考数据库以准确识别物种，以及假基因可能导致生物多样性误判。不过，eDNA 在为保护工作和生物多样性评估提供信息方面潜力巨大。
4. eRNA 在生物多样性监测和生态应激反应评估中的作用：花王公司的 Kaede Miyata 介绍了环境 RNA（eRNA）。eRNA 可通过检测与环境条件相关的基因表达变化，为生态系统现状提供见解。研究通过多种生态调查，证明 eRNA 在准确评估化学污染物对水生生物的影响方面有效，且具有实时监测生态系统健康的潜力，将其整合到更广泛的环境管理策略中，有助于推动可持续发展。
5. 生态与进化的相互作用研究：北海道大学的 Shunsuke Utsumi 探讨了 eDNA 揭示的生态与进化之间的动态相互作用。研究强调监测这种相互作用对理解生物多样性变化和维持的重要性。生态进化反馈概念指出，物种的进化变化会影响生态相互作用，反之亦然。研究以城市环境变化导致的快速进化为例，说明了其对生态系统管理和生物多样性保护的意义，同时强调在研究中整合遗传和生态数据的必要性。

研究结论和讨论部分表明，此次研讨会凸显了环境基因组学的重大进展，这对公共健康和生物多样性保护至关重要。宏基因组分析提升了监测抗生素耐药性的能力，WBE 为跟踪社区传染病流行趋势提供了非侵入性方法，eDNA 和 eRNA 技术的整合为生物多样性评估和生态监测开辟了新途径。环境致突变性研究可扩展为一个综合框架，将公共健康与环境和基因组安全相结合，这也凸显了跨学科合作在应对复杂全球挑战中的必要性。未来，应促进基因组安全研究人员之间的合作与技术转移，以实现生态和人类健康的整体发展。这项研究为环境科学、公共健康和生物多样性保护等领域的发展提供了重要的理论支持和实践指导，有望推动相关领域进一步发展。