科学证据支持精神信仰在控制恒河中病原微生物方面的作用

《Journal of Environmental Sciences》：Scientific evidence validating spiritual beliefs for controlling pathogenic microbes in the Ganga river

恒河与亚穆纳河交汇处微生物多样性及噬菌体调控机制研究。Kumbh期间朝圣者超1亿，恒河古菌噬菌体、蓝藻噬菌体首次发现，其高噬菌体多样性通过捕食-预适应动态抑制病原菌，保障水体安全。

　　

桑杰·德维迪（Sanjay Dwivedi）| 鲁奇·阿格尼霍特里（Ruchi Agnihotri）| 维什努·库马尔（Vishnu Kumar）| 塞玛·米什拉（Seema Mishra）| 拉维·库马尔·蒂瓦里（Ravi Kumar Tiwari）| 迪比延杜·阿迪卡里（Dibyendu Adhikari）| 普拉吉娅·夏尔玛（Pragya Sharma）| 萨尔韦什·库马尔（Sarvesh Kumar）| 图希娜·维尔玛（Tuhina Verma）| 阿普尔夫·古普塔（Apoorv Gupta）| 吉特戈文德·西纳姆（Geetgovind Sinam）| 维韦克·潘迪（Vivek Pandey）

摘要

在昆布节（Kumbh）期间，普拉亚格拉杰（Prayagraj）的恒河与亚穆纳河（Yamuna）交汇处，其微生物多样性高于两条河流交汇前的任何一方。大规模沐浴改变了古菌（archaea）、细菌、噬菌体（phages）和病毒的密度和多样性，而真菌、原生动物、蓝细菌（cyanobacteria）、绿藻（green algae）和硅藻（diatoms）则基本未受影响。值得注意的是，这是首次在该河流系统中发现古菌噬菌体、蓝细菌噬菌体和真菌噬菌体。古菌物种丰富度在亚穆纳河中更高（昆布节前有127种），而细菌多样性在恒河中更高（2764种）。恒河中的皮肤、口腔和肠道古菌及细菌的相对丰度更高，除了肠道细菌在亚穆纳河中更为普遍。皮肤和肠道古菌与信徒数量呈强正相关（r = 0.818和r = 0.870），而口腔古菌受影响较小。高致死率的病原微生物在亚穆纳河中更为常见。古菌、细菌、噬菌体和病毒群落的变化受到物理化学参数、离子水平、营养物质含量以及信徒数量的影响。恒河的噬菌体多样性高于亚穆纳河，噬菌体与细菌的比例也更大。因此，噬菌体通过捕食-被捕食关系调节病原细菌，从而降低感染风险。尽管有超过1亿信徒进行大规模沐浴，导致营养物质和污染水平急剧上升，但未报告任何地方性或流行性疾病爆发。

引言

河流是全球灌溉和家庭用水的重要来源。其中，恒河的流量位居全球第二，为43,900立方米/秒。它在印度的许多宗教和精神活动中扮演着关键角色（Dwivedi等人，2018年；Zhang等人，2019年）。恒河发源于北阿坎德邦（Uttarakhand）的西喜马拉雅山脉，流经北方邦（Uttar Pradesh）、比哈尔邦（Bihar）、贾坎德邦（Jharkhand）和西孟加拉邦（West Bengal）的肥沃平原，最终注入孟加拉湾。其流域面积约为860,000平方公里，涵盖11个印度邦（Singh和Singh，2007年）。恒河流域是世界上最肥沃、人口最密集的地区，居住着超过6亿人，使其成为全球人口最多的河流流域（Nomani和Salahuddin，2020年）。该流域的许多城市依赖恒河的水资源用于农业和工业用途。此外，恒河的水还被供应给众多城市，用于日常饮用、沐浴和其他家庭活动（Amarasinghe等人，2016年）。

恒河被誉为印度的圣河，人们相信其水能带来救赎，因此全年沿河都会举行大规模沐浴仪式。这条河被称为“恒河女神”（Ganga），象征着纯洁和精神解脱。它的源头高穆克（Gaumukh）位于甘戈特里冰川（Gangotri Glacier）附近，海拔4,100米，是印度教朝圣者的圣地（Arora等人，2013年；Dimri等人，2021年）。每年沿恒河会庆祝约一百个节日和五十个大型集市，包括重要的活动如昆布节（Kumbh Mela）、查特普贾节（Chhat Puja）、恒河节（Ganga Mahotsav）和恒河杜塞拉节（Ganga Dussehra）。在这些宗教活动中，数百万人通过在河中沐浴来净化罪孽。特别是在普拉亚格拉杰（Prayagraj）举行的昆布节尤为著名，这里正是恒河与亚穆纳河以及神话中的萨拉斯瓦蒂河（Saraswati River）的交汇处。昆布节的形式因时间而异，其中阿尔德昆布节（Ardh Kumbh）是每六年举行一次的重大节日，持续两个月，吸引数百万寻求救赎的信徒（北方邦政府，2013年；Dwivedi等人，2020年）。许多科学研究由于恒河的宗教意义和家庭用途而对其水进行了研究（Nautiyal，2009年；Singh等人，2011年）。这些研究表明，恒河水含有高浓度的溶解氧，并具有显著的抗菌特性，显示出很强的自我净化能力（Dwivedi等人，2020年）。恒河以其独特的杀菌能力著称，这归因于其噬菌体的高多样性和密度（NEERI，2017年；Dwivedi等人，2020年；Behera等人，2023年）。此外，天然存在的次级代谢物，如萜烯（terpenes）、哌啶（piperidine）、十二烷（dodecane）和喹啉（quinoline），可能增强了恒河水的防腐、治疗和保健效果（NEERI，2017年）。

宗教和仪式性集市自古以来就是世界各地文化的重要组成部分。从古埃及到现代，都观察到了大规模的仪式性沐浴活动，例如尼泊尔的斯瓦斯塔尼节（Swasthani Festival）、孟加拉国的神圣井沐浴仪式以及西藏拉萨河附近的加尔玛里吉节（Garma Ri Gi Festival）（Zabed等人，2014年）。这些活动可能会因外来物质的引入而降低水质，改变微生物多样性并增加病原微生物的数量，使水不再适合饮用和沐浴（Kamboj和Kamboj，2019年；Zhang等人，2019年；Das等人，2020年；Varma等人，2022年；Rout等人，2022年，2024a）。东乌干达的霍乱和中国的水氟病等地方性疾病病例与受污染的河水有关（Okello等人，2019年；Li等人，2020年）。然而，尽管有数百万人在恒河中沐浴并使用河水，但在大规模沐浴之后，近期没有记录到地方性或流行性的健康问题。大规模仪式性沐浴是恒河沿岸定期发生的重要事件，因此验证恒河水“不可腐化”的古老宗教信仰至关重要。因此，本研究在2019年的阿尔德昆布节期间进行，地点为印度普拉亚格拉杰的恒河与亚穆纳河交汇处，主要目的是：(a) 科学验证与恒河相关的传统宗教信仰和实践在控制病原微生物种群方面的潜在作用；(b) 探究大规模沐浴对微生物组的影响；(c) 研究恒河与其支流亚穆纳河及其交汇处（称为“桑加姆”Sangam）的差异；(d) 确定消除病原微生物的内在因素。为了实现这些目标，研究考察了物理化学参数的变化以及主要阳离子和阴离子的浓度，并分析了它们与微生物密度和多样性的关系。利用宏基因组学方法，研究了信徒数量与来自皮肤、口腔和肠道的人源微生物数量之间的关系。本研究旨在评估大规模沐浴对恒河水质的影响，并探讨病原细菌与噬菌体之间的相互作用。最终，它试图探索恒河水的独特性质，这可能是其历史上被认为“不可腐化”的原因。

部分摘要

地点详情和样本采集

2019年阿尔德昆布节期间，恒河与亚穆纳河的交汇处——普拉亚格拉杰（Prayagraj，北方邦）是神圣的沐浴地点。尽管在整个昆布节期间（50天）有数百万人聚集在恒河岸边，但在特定事件期间信徒数量显著增加（见附录A表S1）。因此，这些特定事件的时间选择以及恒河和亚穆纳河的采样点对于比较至关重要

大规模沐浴对微生物组多样性的影响

河流交汇处是微生物组多样性的中心（Samson等人，2019年；Rajput等人，2022年）。然而，以往的研究主要集中在大规模沐浴对细菌群落的影响上（Jani等人，2018年；Yadav等人，2020年）。大规模沐浴对整个河流生态系统微生物组的综合影响尚未得到充分研究。在本研究中，我们调查了恒河与亚穆纳河交汇处的整个微生物组

结论

本研究首次全面评估了2019年昆布节期间恒河-亚穆纳河交汇处大规模沐浴的生态后果。超过1.11亿信徒的涌入带来了强烈但短暂的人为压力，导致水质、微生物群落结构和离子组成的显著但通常是暂时的变化。特别是在玛乌尼阿玛瓦西娅节（Mauni Amavasya）期间，这种影响尤为明显

作者贡献声明

桑杰·德维迪（Sanjay Dwivedi）：概念构思和重要智力内容，按地点和事件收集河水样本，数据解读及初稿准备和修订。鲁奇·阿格尼霍特里（Ruchi Agnihotri）：物理化学特性、痕量金属、宏基因组数据、多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）、三卤甲烷和溴酸盐的分析，数据解读及初稿准备和修订协助。维什努·库马尔（Vishnu Kumar）：按地点和事件收集河水样本

伦理批准

该手稿编号为CSIR-NBRI_MS/2024/08/09，已通过机构伦理委员会和抄袭审查。

作者贡献声明

桑杰·德维迪（Sanjay Dwivedi）：写作——审稿与编辑，原始草稿撰写，验证，监督，方法论设计，数据管理，概念构建。鲁奇·阿格尼霍特里（Ruchi Agnihotri）：写作——审稿与编辑，原始草稿撰写，验证，软件使用，方法论设计，数据管理。维什努·库马尔（Vishnu Kumar）：方法论设计，数据管理。塞玛·米什拉（Seema Mishra）：写作——审稿与编辑，方法论设计。拉维·库马尔·蒂瓦里（Ravi Kumar Tiwari）：软件使用，方法论设计。迪比延杜·阿迪卡里（Dibyendu Adhikari）：软件使用，方法论设计。普拉吉娅·夏尔玛（Pragya Sharma）：方法论设计，数据管理。萨尔韦什（Sarvesh）：

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢卢克瑙（Lucknow）的CSIR-国家植物研究所（CSIR-National Botanical Research Institute）提供必要的设施。监测恒河水所发生的费用由机构资金支持（STS-0014）。