废水处理过程中细菌面临的化学和物理应激因素的组合，会影响它们之间的基因转移。阿卜杜拉国王科技大学的研究人员发现，某些应激因素组合会显著增加基因转移率，而其他组合则会降低它。这一发现可为废水处理再利用的最佳实践设计和管理提供参考。

细菌对eDNA的自然摄取

细菌可以从周围环境中自然摄取细胞外DNA，并将其包含的功能基因整合到自己的基因组中。处理后的废水中可能含有相对高浓度的细菌和细胞外DNA，还可能使细菌暴露于已知会增强细胞外DNA摄取和整合的应激因素，包括紫外线、消毒化学副产品和药物。

应激因素组合的意外结果

研究人员假设多种应激因素会对基因转移率产生累加效应。然而，实际情况远比这复杂。根据其作用模式，一些组合会产生协同效应，大幅增加基因转移率；一些组合产生中性效应；而另一些组合则会降低它。

例如，当一种能增加细菌细胞壁通透性的应激因素（如药物卡马西平）与一种能导致DNA损伤的应激因素（如太阳辐射）依次结合时，两者产生协同效应。而如果一种应激因素与细胞外DNA直接发生有害相互作用（如氯仿），则会阻碍DNA整合到细菌基因组中，产生拮抗效应。

对废水处理的建议

这种复杂性使得多种应激因素的组合效应难以预测，从而增加了评估下游再利用环境中可能产生意外后果的难度。然而，研究结果表明，废水处理的关键目标应是保持废水中细菌和细胞外DNA的浓度足够低，以最小化基因转移。

研究人员建议，废水处理设施应改造为使用微滤膜，因为它们可以将细菌和细胞外DNA去除到不会促进自然转化的水平。尽管安装和运行膜微滤比砂滤更昂贵，但他们敦促公用事业部门采取这种预防性方法。

参考信息
“Impact of chemicals and physical stressors on horizontal gene transfer via natural transformation” by Bothayna Al-Gashgari et al., 13 July 2023, Nature Water.
DOI: 10.1038/s44221-023-00110-8