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科技日报:罗义:掀开环境中“超级细菌”面纱

来源: 科技日报 2017年4月21日7版     发稿时间: 2017-04-21 09:39

  刘洋

  “十年之前,我开始涉足环境细菌耐药这个新领域,十年之间,我集中精力做好这一件事。”南开大学环境科学与工程学院教授罗义,是一位美丽而知性的博士生导师,同时坚韧而刻苦。

  十年之间,她掀开了耐药细菌进入环境的面纱,让国内外相关学者第一次关注到这个神秘的领域。

  抗生素作为人类医学的重要发明,问世以来创造了很多医学奇迹。可随之而来的滥用却导致越来越多的细菌产生耐药性,严重影响临床治疗效果。

  一旦携带耐药基因的病菌通过饮水或呼吸等途径传播至人体,会对人类健康构成巨大威胁,甚至可能造成许多疾病无药可医。

  凭借在污染生态化学、环境微生物、生态毒理学领域卓有成效的研究工作,罗义成为“中国青年女科学家奖”10位杰出女性之一。

   结缘陌生领域

  细菌耐药在医药领域备受关注,但在环境领域却鲜为人知。实际上,耐药细菌会通过各种途径进入到环境中,比如通过医院废水的排放等等。

  十年之前,当罗义发现国内还没有人做这个研究工作时候,作为一个初出茅庐的青年学者,她忐忑又兴奋。

  2006年,美国科学家首次提出将抗生素抗性基因作为一种新兴环境污染物来看待。

  罗义敏锐地想到:中国不仅是抗生素生产大国,更是不折不扣的抗生素使用大国,因此中国环境中耐药基因的问题理应比美国更加严重、迫切。

  “环境中包括水、土壤、沉积物含有大量的微生物,如果环境中的微生物一旦耐药,就可以在不同的介质中传播,甚至可以通过饮水和食物链,传到人体中。这是个很复杂而重大的问题,我却查不到任何文章,我觉得自己找到了研究的领域。”罗义说。

  罗义以抗生素作为污染物暴露做鱼的生态毒理,但发现数据和常理相悖。抗生素浓度越高,鱼养得越好,状态越好,甚至都达到将近1000个PPM鱼的状态仍然很好。

  “这是个很高的量,这跟传统的毒理学视角发生了冲突,打破、创新势在难免。”罗义说。

  日夜兼程,罗义写了第一篇中文综述,综述在《生态毒理学报》发表出来后,很多人开始关注环境细菌耐药这个领域。

  “2007年,罗义主持的自然科学基金项目立项时,很多人还不知道抗性基因是什么?我为什么要做它,大家都不清楚。但是现在越来越多业内的人,包括卫计委、农业部、自然基金委等都提出了很多重点做细菌耐药或者控制细菌耐药的项目指南。”这让罗义很欣慰,十年磨一剑,所做的工作得到了越来越多人的认可和支持。

  罗义每年都在生态毒理学大会上作为召集人主持“环境中抗生素和耐药基因”专题,今年已是第四年。

  “第一次会议是在厦门,当时我们分会场爆满,足足超过了120人,说明大家对这个领域关注的程度很高。”罗义自豪地说。

   带来重大发现

  十年来,罗义奋战在环境地球化学研究的第一线,她和团队发现了我国的流域耐药基因污染与畜牧、水产业抗生素的使用模式之间存在关联:养殖业中使用的抗生素大部分直接通过动物粪便排放到了土壤和水环境中——这些抗生素对环境中的微生物产生选择压力,由此造成环境中耐药基因的增殖和富集。

  传统污染物包括重金属、有机污染物具有“总量”确定、积累缓慢、并会随着传播途径被逐渐稀释不同,与传统污染物相比,耐药基因的污染和传播更具复杂性和危害性,由于耐药基因的携带载体为微生物,耐药基因一旦出现,会随着微生物的垂直传递以及不同微生物种属间的水平转移而出现增殖和富集,并在水、土、大气等介质间进行传播和扩散。倘若耐药基因被肺炎克雷伯菌或鲍曼不动杆菌这类致病菌获得,人类恐怕将对其束手无策。

  这并不是危言耸听的理论预测。就在此前,江浙一带就有儿童体内检出存在兽药抗性基因,这极有可能是通过自来水或各种受污染的食物摄入的。罗义的团队近期还在一些污水处理厂的出水中发现了若干株“超级细菌”,其中携带耐药基因NDM-1的菌株更是对10种以上的抗生素表现出耐药性。

  罗义阐明了流域抗生素及其耐药基因的污染来源和污染特征与抗生素的使用模式密切相关,对于制定措施消减环境中的抗生素耐药基因污染提供了科学依据。

  在污水处理系统中,罗义发现了对人体健康构成极大威胁的“超级细菌”及其编码的耐药基因NDM-1,阐明了污水处理系统成为抗生素耐药基因污染的“源”和“汇”,发现生物单元非但不能有效去除耐药基因,反而造成其增殖。

  罗义第三个重大发现是,发现了新型“绿色”溶剂—离子液体能显著促进环境中抗生素耐药基因的增值和扩散,揭示了离子液体促进耐药基因水平传递的分子机制,对离子液体的环境风险提出了重要警示。

  年轻的罗义就这样出名了。如今,罗义在环境科学领域重要刊物上发表论文90余篇(其中SCI论文50余篇),7篇发表在本领域最具影响力期刊Environ. Sci. Technol.(Lett),1篇论文入选Environ. Sci. Technol.(Lett)年度5篇最佳论文之一。6篇论文入选环境生态领域“ESI高被引论文”,单篇最高引用305次。

  “当初选择环境生物专业,其实是一种偶然。在此之前,我并不确定微生物研究能成为自己的兴趣和事业。多年以后,当爱上了实验室工作的美好和纯粹,才发现,结缘科学是我一生最幸运的选择。”罗义说。

  既仰望星空,又脚踏实地。对于未来,罗义坦言还将在此领域继续深耕。

  “科学最大的魅力就是不断攻克难题、解决问题带来的成就感。”罗义说。

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