《Marine Pollution Bulletin》：Floating macroplastics concentrate culturable human pathogens but do not amplify their antibiotic resistance in a polluted tropical reef
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托马斯·克雷默（Thomas Kremer）|埃马纽埃尔·罗克·德奥尔卡斯泰尔（Emmanuelle Roque d'Orbcastel）|拉科托瓦奥·拉赫里米诺（Rakotovao Raherimino）|弗朗索瓦·加尔加尼（Fran?ois Galgani）|利亚·安德里亚纳
托马斯·克雷默（Thomas Kremer）|埃马纽埃尔·罗克·德奥尔卡斯泰尔（Emmanuelle Roque d'Orbcastel）|拉科托瓦奥·拉赫里米诺（Rakotovao Raherimino）|弗朗索瓦·加尔加尼（Fran?ois Galgani）|利亚·安德里亚纳滕阿纳纳（Liah Andrianantenaina）|塔尼亚·克鲁奇蒂（Tania Crucitti）|伊伦·拉索阿马南托（Irène Rasoamananto）|阿德琳·比多（Adeline Bidault）|伊卡·保罗-庞特（Ika Paul-Pont）|蒂埃里·布维耶（Thierry Bouvier）
法国蒙彼利埃大学UMR MARBEC研究团队，法国国家科学研究中心（CNRS）、法国发展研究所（IRD）、法国农业食品与环境研究院（IFREMER）、法国国家农业研究院（INRAE），蒙彼利埃
摘要
海洋中的大型塑料可能成为可存活的、具有潜在致病性的细菌（PHPBs）的储存库和传播媒介，但相关定量证据仍然有限，尤其是在受到PHPBs污染的热带生态系统中。我们在马达加斯加的托利阿拉（Toliara）珊瑚礁生态系统两个季节内收集了113个大型塑料样本和50对海水样本（该地区缺乏废水管理系统），旨在量化这些细菌的数量、菌群组成及其对抗生素的表型耐药性。通过选择性培养方法检测PHPBs，利用MALDI-ToF（基质辅助激光解吸离子化-飞行时间）技术鉴定菌株，并通过标准化的临床纸片扩散试验评估其抗生素敏感性。结果发现，大型塑料中的PHPBs含量远高于海水（平均9.2 × 10^3 CFU/g vs 9.6 CFU/g），且其携带的菌群在种类和组成上更为多样，且在不同地点和季节间没有显著变化。主要菌种为Vibrio alginolyticus和Vibrio harveyi（占总浓度的72%），其次是Bacillus cereus（19%）和Micrococcus luteus（6%）。虽然一些肠道菌和机会性菌类（如Enterococcus、Klebsiella pneumoniae、Escherichia coli）的相对丰度较低，但其浓度仍可测量。大型塑料与海水中的PHPBs在表型耐药性方面存在差异，但多重耐药性水平较高且相似（大型塑料上的平均MAR指数为0.43）。这些结果表明，在受人类活动影响的热带沿海系统中，塑料可能成为病原体传播的重要途径。
引言
海洋塑料表面被微生物定殖，形成了所谓的“塑料圈”（Plastisphere）（Carpenter和Smith，1972；Zettler等人，2013），其中可能含有致病菌（Keswani等人，2016；Junaid等人，2022）。大多数关于塑料圈及其相关健康风险的研究集中在温带或工业化地区（Wright等人，2021）。而在快速城市化和废物管理不足的热带及亚热带地区，相关研究仍较为有限（Garcés-Ordó?ez等人，2024）。然而，这些地区对于理解塑料污染所带来的微生物风险至关重要，因为它们会集中微生物和塑料污染物。
海洋塑料中的PHPBs来源于海洋生态系统（如Vibrionaceae家族成员）和陆地来源（如人类和动物，包括Enterobacteriaceae、Pseudomonadaceae和Aeromonadaceae家族成员）（Curren和Leong，2019；Radisic等人，2020；Naudet等人，2023；Sababadichetty等人，2024；Garcés-Ordó?ez等人，2024）。除了携带这些病原体外，与塑料相关的生物膜还是抗生素耐药基因的储存库。生物膜结构增强了细菌的持久性、细胞间的接触以及基因的水平转移，从而促进了耐药性的传播（Uruén等人，2021）。例如，太平洋地区的宏基因组调查显示，塑料上的抗生素耐药基因浓度高于周围海水（Yang等人，2019），这引发了人们对塑料所带来微生物风险的担忧。这些风险可能通过海洋食物链间接影响人类健康，也可能在捕鱼等活动中直接对人体造成影响。此外，温度和营养物质可用性等环境因素可能会减轻或加剧这些风险，因为它们影响生物膜的形成和塑料上的微生物群落组成（Oberbeckmann等人，2018；Wright等人，2021）。
然而，关于塑料上PHPBs和抗生素耐药性的证据主要基于分子生物学方法（如PCR和组学技术），这些方法能够识别与致病性或耐药性相关的菌种或基因，但不能直接量化可存活的菌种或确认基因的表型表达（Jiang等人，2021；Farrell等人，2021；Naudet等人，2025a）。因此，这些方法主要提供了潜在微生物风险的信息。基于培养的方法则更进一步，能够直接评估PHPBs的生理特性及其作为病原体的能力，从而评估其对人类健康的实际风险。理解这种表型反应对于评估风险可能性及制定相关公共卫生措施至关重要（Liang等人，2023；Garcés-Ordó?ez等人，2024；Sababadichetty等人，2024；Naudet等人，2023；Raherimino等人，2026；Moore等人，2020；Radisic等人，2020；Naudet等人，2023）。但由于这种方法较为罕见，我们仍然难以全面了解塑料带来的微生物风险。鉴于全球塑料污染的加剧以及生态系统受到微生物的影响（例如超级耐药性PHPBs的出现，Gharpure等人，2022；《全球抗生素耐药性监测报告》，2025），获取这些数据变得越来越重要。
马达加斯加西南部的沿海城市托利阿拉位于西印度洋最大的珊瑚礁区域之一。由于卫生系统不足和缺乏废物收集及处理系统，该地区存在直接排放废水的问题（Rajaona等人，2023），导致附近沿海水域（包括托利阿拉珊瑚礁）受到细菌污染（Raharinaivo等人，2025）。当地的不良生活习惯（如在海滩上露天排便）以及使用役牛拉车的运输活动也加剧了粪便污染。
此外，当地居民（自我治疗）和医院医生（过度开药或不必要的使用强效“最后手段”抗生素）的滥用行为产生了选择压力，使较弱的细菌被淘汰，从而使耐药菌株在人群中迅速繁殖并扩散到沿海环境中（Ardillon等人，2023；Elias等人，2024）。这些因素共同增加了塑料与病原体相互作用以及抗生素耐药性在环境中的传播机会。尽管如此，关于马达加斯加大型塑料上可存活PHPBs的定殖及其相关的表型耐药性的研究仍处于初级阶段（Naudet等人，2025b；Raherimino等人，2026），在整个西印度洋地区的研究也非常有限（毛里求斯：Naudet等人，2023；留尼汪岛：Sababadichetty等人，2024）。因此，我们研究了托利阿拉珊瑚礁上的漂浮大型塑料。我们验证了这样一个假设：受污染生物膜中的大型塑料含有较高浓度的可培养PHPBs，并且这些细菌具有较高的抗生素耐药性，这一现象在不同地点和季节中都普遍存在。
本研究的目标是：（i）量化托利阿拉泻湖及其相邻珊瑚礁（泻湖内外）两个季节中大型塑料上可培养的PHPBs的数量；（ii）将其表型抗生素敏感性和耐药性特征与从周围海水中分离出的PHPBs进行比较。
研究地点与采样
研究地点与采样
托利阿拉屏障珊瑚礁形成了一个半封闭的泻湖，位于马达加斯加西南海岸（23°23′20.0″S, 43°38′33.5″E），毗邻托利阿拉市（人口168,756人；Instat，2020）（图1）。该泻湖受到快速城市化、红树林丧失以及长期卫生问题的影响，导致粪便和废水流入泻湖（Harris等人，2010；Rajaona等人，2023）。这些污染物包括生活污水等。
环境参数
托利阿拉的雨季通常从11月持续到4月，特点是降雨量增加、湿度较高、气温升高。这段时间沿海地区也常发生气旋活动。S1和S3两个雨季都经历了气旋事件，其中S1之前的“弗雷迪”气旋（3级气旋，2023年3月14日）以及采样前的强降水（S1前两周分别为33毫米和82毫米）。相比之下，
托利阿拉屏障珊瑚礁受到一次性使用的大型塑料污染
根据全球聚乙烯和聚丙烯在印度-太平洋海域垃圾中的高生产和普遍性，本研究中采样的大型塑料主要由PP和PE材料组成（Plastics Europe AISBL，2023；Thibault等人，2024；Nugawela等人，2023；Rynek等人，2024）。确定海洋大型塑料的来源仍是一个重大挑战，主要是因为难以准确量化陆地和海洋来源的相对输入量。
结论
我们的研究表明，托利阿拉泻湖中的漂浮塑料是可存活PHPBs的重要聚集地，其携带的菌群在种类和浓度上都高于周围海水。虽然大型塑料上的PHPBs具有较高的表型耐药性，但不同样本间菌群的相似性表明该环境已经受到严重破坏。这些结果强调了
CRediT作者贡献声明
托马斯·克雷默（Thomas Kremer）：负责撰写初稿、数据可视化、验证、调查、数据分析及数据整理。埃马纽埃尔·罗克·德奥尔卡斯泰尔（Emmanuelle Roque d'Orbcastel）：负责撰写、审稿与编辑、方法论设计、资金协调及概念构建。拉科托瓦奥·拉赫里米诺（Rakotovao Raherimino）：负责验证、调查及数据整理。弗朗索瓦·加尔加尼（Fran?ois Galgani）：负责撰写、审稿与编辑、方法论设计、资金协调及概念构建。利亚·安德里亚纳滕阿纳纳（Liah Andrianantenaina）：负责调查。塔尼亚·克鲁奇蒂（Tania Crucitti）：负责撰写、审稿与编辑。伊伦·拉索阿马南托（Irène Rasoamananto）：负责撰写
利益冲突声明
作者声明他们没有任何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
我们衷心感谢法国国家研究机构（ANR）通过VECTOPLASTIC项目（ANR-21-CE34-0020）以及AFD-COI ExPLOI项目提供的财务支持。同时，我们也非常感谢在野外采样过程中提供宝贵帮助的码头工人（Nelson团队），以及偶尔参与采样的同事们，包括Alvaro、Tony、Zo、Fatsou、Gedice和Eric Bonhuil。此外，我们还要感谢élodie Foucault、Gregory Messiaen和Ana?s Crottier在营养分析方面的支持。
