污泥定序：高通量單細胞方法揭示新物種和遺傳多樣性

活性污泥對於去除廢水中的污染物至關重要，了解其所蘊藏的多樣化微生物群落一直是一項艱鉅的任務。傳統方法無法捕捉微生物相互作用的全部範圍。由於這些限制，研究人員認識到需要進行單細胞層級研究，以更深入地了解微生物異質性。

香港大學及發表在環境科學與生態技術2024 年 9 月 19 日，研究對香港一家污水處理廠的樣本進行了單細胞定序。此方法克服了傳統宏基因體學的限制，揭示了微生物群落內複雜的遺傳網絡，並為抗生素提供了新的視角基因轉移。

研究小組對 15,110 個微生物細胞進行了定序，將它們分類為 2,454 個單擴增基因組箱，發現 27.5% 代表以前未分類的物種。 1,137 個 ARG 以及大量質粒和噬菌體的鑑定強調了物種之間頻繁的水平基因轉移。

人們發現質粒有助於傳播 ARG，引發了人們對抗生素抗藥性潛在傳播的擔憂。研究結果強調需要對廢水系統進行更密切的監測，以防止風險。

這項研究標誌著高通量單細胞定序首次應用於分析活性污泥（AS）微生物組。分析檢測到 1,137 種抗生素抗藥性、10,450 個質粒片段和 1,343 個噬菌體重疊群。質粒（12,819）和噬菌體（184）宿主的共享關係顯示水平基因轉移的頻率很高。此外，一組 1,529 個宏基因組組裝的基因組用於進一步對 98 個先前未分類的 SAG bin 進行分類。

高級研究員張童教授表示：「我們的研究強調了單細胞測序在揭示廢水處理中隱藏的動態方面的力量。這些關於抗生素抗性基因轉移的發現為改進監測和緩解策略鋪平了道路。對於在「同一個健康」方法下保障公眾健康至關重要。

該研究具有廣泛影響，特別是在增強過程並遏制抗生素抗藥性的蔓延。在單細胞層級追蹤 ARG 的能力可能會影響未來和公共衛生措施，同時也為其他生態系統（例如土壤和人類腸道）的應用開闢了新途徑。

由 TransSpread 提供