教育新闻网2月4日发表在《细胞宿主与微生物》(Cell Host&Microbe)杂志上的一项研究发现，暴露于广泛使用的农药at去津可导致黄蜂肠道微生物的遗传变化。另外，改变的微生物组赋予阿特拉津抗性，其在不暴露于农药的连续世代中遗传。
哈佛大学资深研究作者罗伯特·布鲁克说：“单次接触某些化学物质(异种生物)后，肠道微生物组可能会受到永久性影响。”“即使消除了暴露风险，暴露也可能对子孙后代产生持久的影响。”
用于给农作物施肥和控制害虫物种的农用化学品对许多生物构成最大的异源生物暴露风险之一。除草剂at去津是全球销量第二大的农药。先前的研究表明，at去津对宿主动物具有多种作用，但对于环境异源化学物质如何改变肠道微生物组知之甚少。
为了解决这个问题，布鲁克和他的团队研究了急性或持续亚毒性at去津暴露对36代模型黄蜂物种Nasonia vitripennis的影响。对黄蜂的转录组和蛋白质组进行分析后发现，暴露于十亿分之300(ppb)的at去津-与传粉媒介在新喷洒的农业田地和溪流中所遇到的浓度相似-可能会改变弧菌的免疫力，线粒体功能和行为。
在第一代中，暴露于300 ppb的阿特拉津会改变黄蜂的细菌群落结构，从而导致微生物组多样性和总体细菌负荷增加。即使暴露于较低浓度的30 ppb阿特拉津，也会导致微生物组转移，并在以后的世代中持续存在。
当研究人员将暴露于阿特拉津的种群的后代改换为非阿特拉津饮食六代后，他们发现细菌微生物组与父母的微生物组最为相似。布鲁克说：“这一结果表明，即使暴露去除后，对阿特拉津的急性暴露后，对微生物组的破坏也是世代相传的。”
另外，尽管没有事先暴露于该化合物中，但经过36代暴露于30 ppb的阿特拉津后，阿特拉津诱导的死亡率降低了十倍，并且还提高了对除草剂草甘膦的耐受性。25代后，黄蜂种群的一部分被转换为非阿特拉津饮食。值得注意的是，阿特拉津的耐受性一直持续到第36代。
其他实验表明，黄蜂对阿特拉津的耐受性增加与其微生物组的改变有关。例如，将黄蜂保持在无菌环境中可消除阿特拉津的耐受性。另一方面，将暴露于阿特拉津的黄蜂的微生物组移植到未暴露的黄蜂中可赋予阿特拉津抗性。
“总的来说，我们证明了暴露于亚毒性浓度的人群中可能对多种农药产生抗药性，微生物组促进了这种抗药性，并且它提供了对宿主动物从未接触过的其他农药的抗性，布鲁克说。
尤其是，暴露于阿特拉津会增加稀有肠道细菌粘质沙雷氏菌和假单胞菌蛋白质的密度。将这些降解阿特拉津的细菌饲喂到尚未暴露于阿特拉津的黄蜂中会导致对该农药的抗性。
布鲁克博士说：“连续暴露于at去津后，微生物群落的变化可能通过排毒为宿主提供抗药性，这代表了宿主生态适应的快速途径，以应对新的毒性挑战。”农药暴露会导致微生物组功能性遗传性变化，在评估异源生物暴露时应考虑这些变化，并将其作为潜在的毒性对策。
综上所述，研究结果表明，azine去津暴露可以改变黄蜂的微生物群落，进而直接影响几代人的宿主健康。即使Nasonia黄蜂不是天然农作物授粉者，该研究也可能具有广泛的意义。自1950年代以来，传粉媒介的野生种群就接触了阿特拉津，相当于数十代人。值得注意的是，细菌阿特拉津代谢基因也存在于暴露于该农药的野蜂种群中。
“这些结果可能反映了与野生蜜蜂种群中异种生物暴露相关的微生物宿主相关变化，这与我们在纳索尼亚描述的相似，并考虑了数十年的习惯性暴露，传粉媒介种群中的适应性可能已经发生。”布鲁克说。最终，这些影响可能会对宿主的行为，代谢应激，免疫能力和宿主菌群调节产生影响。”
在以后的研究中，布鲁克和他的团队计划检查选择了哪些基因座，以及它们如何与毒素抗性或微生物组调控有关。他们还计划利用他们的发现为蜜蜂开发益生菌，以减少多种农药的暴露风险。
“我们可以利用对宿主-微生物组相互作用的了解来降低所有农药的暴露风险，例如，通过使用细菌清除溢出物或作为高危人群或脱靶植物和动物的益生菌，” Brucker说。“需要进一步研究多代人接触异种生物化合物的宿主微生物组，特别是考虑到异种生物接触全球人类，植物，动物，真菌和细菌的风险增加。”
