作者：中國科學院城市環境研究所
很多人都見過非洲動物大遷徙，數以百萬計的動物奔馳在非洲大地上，蔚為壯觀。
但是，有一類遷徙，遷徙者的數量遠勝於它們，更為壯觀，我們卻看不見。那就是微生物的大規模遷徙。微生物也會遷徙嗎？
雖然自己沒有長途運動的能力，但它們機智地搭乘瞭各種 " 便車 " ——人、動物、污水和其它物質的流通，都是它們遷徙的途徑。
近日，《科學》雜志刊登瞭中科院城市環境研究所朱永官研究員領銜的國際團隊的論文，闡述瞭微生物通過人與動物、污水和其它物質的流通在全球范圍的遷徙及其環境與生態效應。
微生物如何進行全球大遷徙
數十億年來，微生物主要在空氣和水的自然驅動下發生遷移。
隨著全球化進程的日益加快，人類正以前所未有的速度和規模改變著微生物的全球遷徙和分佈。人們通過廢棄物排放、旅遊、全球運輸等方式將大量微生物帶到新的環境，逐漸改變瞭原來微生物的動態變化。這種巨變以一種不可預估的方式改變著我們的生活環境。
該論文指出，人類污水排放是造成微生物全球大遷徙的重要推手之一。
地球上約有 35.9 萬平方公裡的耕地灌溉是依賴於城市污水，而 80% 的污水隻經過瞭簡單處理甚至沒有處理，其中就含有高密度的微生物和可交換的基因，也含有大量化學污染物，包括金屬、抗生素和消毒劑等。
這些微生物依附在水果和蔬菜上開始全球漫遊。
為瞭抵抗污染物的 " 威脅 "，微生物不得不發生基因突變或基因橫向轉移，逐漸產生 " 抵抗力 " 主動地適應逐漸變化的環境。
有些基因突變對生物體和人類是有害的。病原菌獲得耐藥基因是微生物突變對人類最重要的影響之一，將極大的增加細菌感染後治療的難度。
人和動物在世界范圍內的空前流動也推動瞭微生物的遷徙和部分微生物的富集。
人和農業牲畜所含的微生物是野生陸地哺乳動物的 35 倍，因此腸道微生物主要是來自人類、牛、羊、豬和雞等。自上世紀以來，這些特定的腸道微生物在環境中快速增加。每年高達 12 億人次的國際旅遊促進瞭腸道微生物的遷徙，耐藥基因和細菌的洲際擴散也證明瞭這一現象。
舉個例子，英國病人去印度旅遊期間就醫，返回英國時可以很快將印度醫院出現的耐藥微生物帶到英國。
物質的流動同樣也促進瞭微生物的擴散。
小到沙石土壤，大到萬噸巨輪的壓艙水，都可以帶著微生物遷移。人類活動加速瞭土、沙、石在自然環境的移動，每克土壤含有高達 10 億個微生物，因此水土流失可導致大量細菌微生物的流動。全球貿易促進瞭海運的發展，數以萬計的巨輪每天穿梭於國際港口，壓艙水帶著不同國傢地區的微生物在全球范圍內遷徙流動。據估計每年有 1 億噸的壓艙水排放到瞭美國港口。
這種現象被研究團隊稱為微生物的一場沒有國界的 " 全球大遷徙 "。
這種大規模的微生物遷徙可能會潛移默化地影響人類的環境與健康，影響農業和生態系統的功能，比如可能會增加人類致病菌的擴散和威脅農業的可持續生產。
為什麼要研究微生物大遷徙
也許有人會問，研究微生物大遷徙，有什麼用呢？
由於人類活動改變瞭微生物在環境中的分佈，造成瞭與微生物相關的生物地球化學循環也會受到影響，相關的研究將有助於精準預測未來生物地球化學循環的變化，未來需要不斷推進環境基因組學和生物地球化學模型的融合，探究全球環境變化與功能微生物的時空分佈。
人類的活動導致污染物排放對微生物世界的改變已經到瞭大規模、大尺度的狀態。
微生物對生態功能的重要作用是肉眼無法察覺的，但與看得到的宏觀生物的影響是一樣的，比如生物分佈均質性增加，地方物種的滅絕以及生態系統不穩定性的增加等。
未來需要特別重視監督和提高廢水和動物糞便的有效處理，加強微生物的全球監控等。如果忽略微生物的作用，將會給人類帶來災難，必須引起高度重視。
城市環境研究所技術支持的廈門翔安養豬廢水磷回收項目
面對巨變，科學傢們正在積極行動，中科院城市環境研究所在有效處置生活污水、養殖廢棄物等在環境中的擴散方面的研究，已經得到瞭實際應用。
