2025年6月30日,北疆环境健康大讲堂第七十一期系列学术报告会成功举办。本次报告邀请到西湖大学鞠峰特聘研究员,为师生带来了题为《面向未来城市水生态系统健康评估与保护的环境微生物组学研究》的精彩学术报告。报告由要茂盛教授主持,研究院积极参与。

微生物作为最古老而基本的生命形式,广泛参与碳、氮、磷、硫等生物地球化学循环,对污染物降解、生物修复与生态恢复等过程发挥着基础性作用。在人体系统中,肠道菌群甚至通过脑肠轴对认知、情绪及健康状态产生广泛影响。这些发现再次凸显了微生物研究对于推动“趋利避害”策略、守护地球生态系统及人类健康的重要意义。

鞠教授指出,环境微生物组学作为生态学、遗传学和生物信息学的交叉学科,已成为国际研究前沿的重要领域。目前,该领域主要依赖三种宏组学策略——标记基因、宏基因组及宏转录组技术,分别用以解答“群落中有哪些微生物”、“它们能做什么”及“它们正在做什么”这三大生态核心问题。其中,宏基因组技术因其不依赖培养手段,成为探索未培养微生物的重要途径,并在过去十年带来了多项突破性成果,包括新物种的发现、新功能基因的识别、新代谢通路的构建、系统发育关系的重塑以及分类体系的演化。
鞠教授指出,健康的微生物组对维持生态系统稳定至关重要。污染或人为干扰会降低微生物群落多样性、削弱生态功能,甚至诱发新发传染病。然而,环境微生物种类多、难培养,其关键功能和机制研究长期是瓶颈,制约了环境生物技术的发展。为此,实验室致力于开发复杂微生物组的定量分析与功能识别方法,并应用于污水处理系统。以活性污泥工艺为例,他们研究了微生物絮体的结构与功能分区,揭示了群落协作机制,并明确了细菌的主导作用,为优化污水处理提供了理论基础。
最后,鞠教授基于抗生素耐药组研究,介绍了团队在水生态系统健康风险识别上的进展。他指出,抗生素抗性作为全球公共卫生焦点问题,其环境传播机制常被忽视。环境中抗性基因可通过人类活动、养殖业和污水排放等途径传播,导致耐药菌扩散和水平基因转移,加剧健康风险。为此,其实验室运用宏基因组学方法,检测和追踪抗性基因在污水处理系统中的存在、表达活性及演化,研究其与环境压力间的关联。他强调,尽管这些抗性基因在微生物组中丰度较低,但其在细菌抵抗抗生素过程中的关键作用不容忽视。
本次讲座系统展示了鞠教授团队在环境微生物组学、新污染物生物治理及水生态系统风险控制方面的研究成果,不仅为与会者提供了前沿的学术参考,也为相关领域未来的科研路径与技术选择提供了重要的理论基础与实践方向。