抗微生物药物耐药性是全球面临的重大公共卫生挑战之一。城市污水系统连接医院、居民社区、交通枢纽和污水处理厂，不仅汇集来源复杂的微生物，也可能成为抗生素耐药基因传播的重要界面。尤其在沿海城市，城市污水最终与海洋生态系统相连，耐药微生物和耐药基因的扩散可能同时影响人群健康与生态环境。因此，如何从城市整体尺度解析不同污水来源之间的微生物联系，识别耐药基因传播的关键节点，是构建城市污水耐药性监测体系亟待解决的科学问题。

针对上述问题，我院陈田木副教授团队联合复旦大学、厦门市疾病预防控制中心、成都医学院和河南农业大学等单位，在厦门市六个行政区开展高密度污水采样，覆盖医院、居民社区、污水处理厂及国际航班等场景。研究综合运用宏基因组测序、基因组组装、菌株水平比较、耐药基因与可移动遗传元件分析以及生态统计模型，系统解析不同来源污水中微生物群落与耐药组的组成特征、相互关联及潜在传播路径。

研究发现，不同来源污水具有显著差异的微生物群落和耐药组特征。国际航班污水的微生物丰富度较高，并携带部分本地污水网络中未发现的微生物类群和耐药基因，揭示国际人员流动可能带来外源输入。医院污水的耐药基因丰富度较高，即使经过多级消毒，仍可检出多种具有临床相关性的耐药基因。污水处理厂汇集医院和居民区等多种上游来源，是耐药基因聚集、菌株共享及潜在水平基因转移的重要节点。研究还识别出大量可移动遗传元件结构和潜在水平转移片段，揭示了磺胺类、氨基糖苷类及大环内酯类等耐药基因在不同污水环境间的潜在传播联系。进一步分析表明，医院、居民区和污水处理厂之间存在广泛的微生物谱系共享。跨环境传播菌株的核苷酸多样性显著降低，提示其传播过程中可能经历遗传瓶颈或净化选择。与此同时，pH等环境因素与微生物群落及耐药组组成呈现显著的非线性关联，表明城市污水系统不仅能够输送微生物和耐药基因，还可能通过环境筛选影响其传播与演化。

图1 城市污水系统中微生物与耐药基因的潜在传播与汇聚模式

该研究构建了覆盖国际航班、医院、居民社区和污水处理厂的城市尺度污水微生物与耐药组传播图谱，揭示了人群流动、城市基础设施、环境条件与微生物演化共同塑造耐药基因传播网络的复杂过程。研究提示，国际交通枢纽和医院污水是高风险耐药基因监测的重要前端点位，污水处理厂进水则是开展城市尺度综合监测和阻断耐药基因传播的关键节点。这些内容为建立污水的分层监测体系提供了科学依据，也为利用污水宏基因组技术开展城市抗微生物药物耐药性监测、风险预警及精准干预提供了新的技术路径。

近日，相关研究成果以“Citywide metagenomics reveals microbial community and resistome dynamics in urban wastewater”为题，在线发表于国际权威学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。

我院博士研究生许志颖、复旦大学公共卫生学院博士研究生邢家宝和厦门市疾病预防控制中心曾小红为论文共同第一作者。我院陈田木副教授、赵泽宇博士后，厦门市疾病预防控制中心郭志南主任医师和河南农业大学吴华教授为共同通讯作者。该研究得到新发突发与重大传染病防控国家科技重大专项、广州国家实验室重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金青年学生基础研究项目、中国科协青年人才托举工程博士生专项计划、复旦大学相关人才项目及河南省重点研发计划国际科技合作重点项目等多个项目的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-75771-6

（公共卫生学院）