2025年11月，瑞典哥德堡大学抗生素耐药性研究中心（CARe）Joakim Larsson教授团队联合丹麦技术大学、乌梅奥大学等多国科研机构，在Nature旗下期刊《Nature Communications》发表题为“Antibiotic resistance selection and deselection in municipal wastewater from 47 countries”的研究论文。研究基于来自全球47个国家的49份城市污水样品，利用功能筛选方法系统评估了城市污水对大肠杆菌抗生素耐药菌株的“选择（selection）”与“去选择（deselection）”潜力，结果显示：虽然部分样品确实会促进耐药菌富集，但多数国家的污水反而更有利于非耐药菌的存活，为我们重新认识污水在耐药性演化中的角色提供了重要证据。

抗生素耐药性已成为威胁人类健康、畜牧业和粮食安全的全球性公共卫生难题。传统观点认为，城市污水因汇集了人群排泄物、多种抗生素和其他化学物质，是抗生素耐药基因（ARGs）产生、扩散的重要“温床”。近年来的宏基因组学研究也在污水中发现了丰富的耐药基因和可移动遗传元件，引发了对污水处理系统中耐药性选择压力的持续关注。

在本项研究中，作者首先依托“Global Sewage Surveillance Project”采集了来自47个国家、共49份城市污水处理厂进水（未处理污水）样品。随后，研究团队构建了一个由340株来源多样、耐药谱差异明显的环境大肠杆菌菌株组成的人工合成群落，将其接种到稀释后的无菌滤过污水中，在10% LB培养基条件下连续传代72小时，再在含五大类抗生素（阿莫西林/克拉维酸、环丙沙星、头孢噻肟、磺胺甲噁唑/甲氧苄啶、妥布霉素）的选择性平板和不含药平板上计数，以比较暴露前后耐药菌所占比例的变化，从而定量表征污水的耐药性“选择潜力”。作为补充，研究还选取6个国家的污水样品，直接使用污水天然微生物群落重复了同样的实验流程，验证结果的稳健性。

结果显示，在以“ 0小时生理盐水对照”为基线的比较中，14个国家（如阿尔及利亚、贝宁、丹麦、德国、卢森堡、尼日利亚、南非、西班牙、阿联酋、英国等）的城市污水对至少一类抗生素的耐药性表现出显著的正向选择作用；其中，尼日利亚的污水样品对所有五类抗生素耐药性均表现出显著正向选择，是最典型的“热点”。若采用“ 72小时生理盐水”作为平行对照，另有9份来自奥地利、加拿大、芬兰、马拉维等国家的污水样品也表现出“耐药菌持续性增加（increased persistence）”。

然而，与“热点”相比，清晰的“去选择（deselection）”现象更加普遍：在49份污水样品中有40份至少对一种抗生素耐药性表现出显著负向选择，即耐药菌比例明显下降；加纳、巴西、瑞典、中国、韩国、冰岛、马达加斯加和沙特阿拉伯等8个国家的样品则对五类抗生素耐药性均呈现显著去选择，说明在这些环境中，携带耐药性的菌株在竞争中往往处于劣势。研究还发现，最强、最常见的去选择现象出现在磺胺甲噁唑/甲氧苄啶和环丙沙星耐药性上，而妥布霉素和阿莫西林/克拉维酸耐药性的正向选择则更为常见。

为了探究化学因子在耐药性演化中的作用，作者对所有污水样品中的22种抗生素和20种有机抗菌生物杀灭剂（biocides）进行了在线固相萃取-液相色谱-串联质谱（OSPE-LC-MS/MS）定量分析，并结合同批次污水样品已有的宏基因组数据，比较了抗生素浓度、抗菌生物杀灭剂浓度与ARG、BRG（biocidal resistance genes）丰度之间的关系。分析表明：对大肠杆菌而言，在22种被测抗生素中，并没有任何一种可被明确认定为耐药性选择的“主导驱动因子”；但对于其他细菌群体，叶酸代谢通路拮抗剂（如甲氧苄啶、磺胺甲噁唑）和大环内酯类（如阿奇霉素）在多国污水中的浓度往往超过预测“不产生选择效应浓度（PNEC）”的10倍以上，提示这些药物在更广泛的环境菌群中可能具有较强的选择潜力；在20种有机抗菌生物杀灭剂中，有13种在污水中被检测到，但其与耐药性选择之间的相关性整体较弱，仅酸性类生物杀灭剂与部分选择指标存在显著关联。

值得注意的是，作者对抗生素、ARG、BRG及相关环境因子进行了类别汇总和log10转换：将不同抗生素与耐药基因归入相应功能类别后，按类求和，再对所有数据进行log10转换，以改善正态性；对于低于定量限（LOQ）的化学浓度和未检出的基因丰度，分别用LOQ值和10⁻⁵替换。统计分析采用广义线性模型，并通过Benjamini–Hochberg方法控制多重比较的假阳性发现率（FDR），将调整后的q值<0.05视为显著，保证了结论的稳健性与可重复性。

为了避免实验体系本身“偏爱”某些菌株，团队还使用天然污水微生物群落重复了部分实验，发现利用340株合成大肠杆菌群落得到的选择/去选择模式与天然群落高度一致，再次印证了结论的可靠性。研究人员指出，许多耐药菌在缺乏足够抗生素压力时会承担明显的“适应性代价”，在复杂的污水环境中往往不如敏感菌株适应，从而导致耐药性被“去选择”；这也解释了为什么在不少国家，城市污水并没有成为想象中的耐药性“加速器”。

总体而言，该研究给出的信息既令人警醒，又略带“松一口气”：一方面，部分国家或特定来源的城市污水仍然可以对多类抗生素耐药性产生明确的正向选择，应当作为重点监管和干预对象；另一方面，多数国家的城市污水在当前污染水平下似乎更倾向于抑制耐药菌的扩散，这有助于降低在污水处理系统中发生耐药性演化和传播的风险。作者强调，环境耐药性风险评估不能仅依赖单一的药物浓度或基因丰度指标，而应综合考虑化学混合物效应、物种间差异以及“选择—去选择”动态平衡。

该工作为未来制定环境中抗生素和抗菌生物杀灭剂排放限值、优化城市污水处理工艺以及开展全球耐药性环境监测提供了重要的科学依据，也为理解“哪里真的是耐药性演化的关键战场”提供了新的视角。

图1 量化全球市政废水样本中大肠杆菌抗生素耐药性选择潜力的工作流程

图2 全球市政废水对不同抗生素耐药性的选择潜力

图3 全球市政废水样本中的抗生素浓度

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65670-7

DOI:10.1038/s41467-025-65670-7