《Engineering Microbiology》：Persistence of specialized bacteria during disinfectant challenge in a new swimming pool
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游泳者不断引入细菌且消毒剂高浓度使用的游泳池，其微生物安全风险如何？为解答这一问题，研究人员以一座新开放的游泳池为独特模型，综合运用16S rRNA测序和全基因组测序技术，系统研究了消毒剂压力下细菌群落的演替与存活机制。研究发现，消毒剂可大幅简化细菌群落，但具有特定代谢功能或携带耐药/耐消毒剂质粒的特化细菌（如携带新型外排泵质粒的E. coli和携带铜抗性质粒的S. saprophyticus）能够持续存在，其中一株A. lwoffii还携带了一个新的复合I类整合子。这项研究揭示了即使在严格消毒的游泳池中，特定的细菌威胁依然存在，强调了从单纯控制菌量转向管理“持久性细菌”的紧迫性。
炎炎夏日，跳进清澈见底的游泳池无疑是消暑良方。但你是否想过，在看似干净的水面下，正上演着一场微生物世界的“生存大战”？为了保障泳客健康，游泳池会持续添加消毒剂（如三氯异氰尿酸，TCCA），以杀灭水中的细菌。然而，现实情况是，诸如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌仍时有检出。这就引出了一个核心问题：在如此高强度的消毒压力下，究竟哪些细菌能够存活下来？它们是如何做到的？这些“幸存者”是否会对公众健康构成潜在威胁？此前，由于缺乏对从崭新状态到投入使用的完整周期进行系统研究，这些问题一直悬而未解。
山东大学的研究团队抓住了一座新游泳池开放的独特机会，试图解开这些谜团。相关研究成果发表在了《Engineering Microbiology》期刊上。他们在一个完整的泳季中，对山东大学青岛校区一座新开放游泳池的水体进行了持续采样，综合运用了16S rRNA扩增子测序来解析整体细菌群落结构，并利用纳米孔（Nanopore）三代测序技术对分离出的可培养细菌进行了全基因组测序（Whole-genome sequencing, WGS），以精确分析其遗传特征，如毒力因子、抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes, ARGs）和质粒。
研究结果
3.1. 游泳池水采样
研究在2024年1月10日至4月13日期间，每周采集一次水样，共获得12份样本。监测数据显示，泳客数量总体呈上升趋势，消毒剂添加规范，余氯水平保持在国家标准范围内，表明这是一个运行良好、消毒规范的典型游泳池。
3.2. 细菌群落的简化与代谢特化类群的持续存在
通过16S rDNA测序分析发现，消毒剂有效且快速地清除了与人类相关的细菌。游泳池开放后，细菌群落的α多样性显著下降，表明消毒剂大幅简化了群落结构，但这种简化是暂时的，依赖于持续的消毒压力，在春节期间消毒频率降低时，α多样性得以恢复。
尽管消毒压力强大，但仍有四个特化的细菌类群在泳池运行期间持续存在并占据主导地位，分别是：海杆菌科、根瘤菌科、紫杆菌属和涅夫斯基菌属。这些细菌均具有特殊的代谢能力，例如固氮、光能异养或降解复杂有机物，使它们能够在营养贫瘠的泳池环境中更好地适应生存。
3.3. 强消毒剂压力下特化病原菌的持续存在
通过对可培养病原菌的分析，研究人员从水样中分离出83株细菌，其中59%是机会性病原菌。全基因组分析揭示了一个关键模式：在每种可培养的病原菌中，只有携带了特定遗传元件的单一菌株能够长期存在。
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在大肠杆菌中，除一株（sp61）外，其余所有分离株在进化上都非常接近，且都携带一个名为pSPEC-1的高拷贝数质粒。该质粒编码AcrAB-TolC外排泵的AcrA和AcrB组分，可能有助于排出消毒剂等有害化学物质。
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在金黄色葡萄球菌和腐生葡萄球菌中，持续存在的菌株也都分别携带相同的质粒。特别是在腐生葡萄球菌中，其携带的质粒含有铜抗性基因（如copZ, copB），这可能帮助其耐受每月添加的硫酸铜消毒剂。
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在鲁氏不动杆菌中，除一株（sp72）外，其余分离株也为同一菌株，且携带大量质粒。
这些发现清晰地表明，病原菌可以在严格消毒的泳池中存活，但只有那些拥有特定遗传“武器”（如抗性/外排质粒）的特化菌株才能持续存在。
3.4. 在游泳池鲁氏不动杆菌sp72中发现一个新的可移动抗生素抗性复合I类整合子
在分离株中鉴定出6株抗菌药物耐药菌。其中，鲁氏不动杆菌sp72对头孢他啶耐药。深入分析发现，其耐药性源于一个位于质粒pSPAL-1上的、新的复合I类整合子。该整合子携带了β-内酰胺酶基因blaPER-1、利福霉素抗性基因aar-3和氨基糖苷类抗性基因aac(6′)-Ib4等。由于该质粒携带接合相关基因，这个整合子具有很高的移动潜力，可能加剧抗生素耐药性的传播风险。
研究结论与意义
这项研究首次系统揭示了新游泳池启用前后微生物群落的动态变化。核心结论是：消毒剂能有效清除大部分人类相关细菌并简化群落，但无法根除所有微生物。两类“特化”细菌表现出了强大的生存能力：一类是拥有特殊代谢功能的环境细菌（如固氮菌、光合菌），它们适应了泳池贫营养的环境；另一类则是携带了特定遗传“装备”（如外排泵质粒、重金属抗性质粒、耐药整合子）的病原菌株。
这项研究具有重要的公共卫生意义。它表明，即使在运行良好、消毒规范的游泳池中，特定的细菌（包括潜在的耐药病原菌）威胁依然可以持续存在。这挑战了单纯依靠高浓度消毒剂来保证水质安全的传统观念。研究结果强烈呼吁，未来的泳池管理策略需要从单纯追求“降低细菌总数”转向发展可持续的、针对“持久性细菌”及其抗性基因的监测与管理新策略，以实现更精准的水安全预警和风险防控。
