想象一下，幾乎無處不在的微小塑料顆粒，不僅污染著我們的海洋、土壤，甚至進入食物鏈，如今它們還可能扮演著更為隱秘的角色——成為細菌“進化”和傳播耐藥性的“特洛伊木馬”。抗生素耐藥性危機日益嚴峻，而環境中廣泛存在的微塑料（小于5毫米的合成或可生物降解聚合物顆粒）正被研究與耐藥細菌的傳播相關聯。這些微塑料能為細菌提供附著的表面，形成復雜的微生物群落（被稱為“塑料圈”），這可能為耐藥基因的交換和細菌耐藥性的發展創造有利條件。然而，微塑料如何具體影響耐藥性的產生，其作用是否因塑料類型、顆粒大小、或釋放的化學物質（浸出液）而異，仍然存在知識空白。為了解決這些問題，研究人員在《Folia Microbiologica》上發表了一項研究，系統評估了多種模型微塑料對細菌耐藥性發展的影響。

研究人員運用了多項關鍵技術來探究微塑料的潛在影響。他們首先制備了多種聚合物（ABS、PLA、PVC、PET、PLA/PHB及Glitter）的微塑料顆粒，并設置了不同尺寸（0.09-1.25 mm， 0.5 mm， 1.25-2.8 mm）。實驗使用鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella enterica serotype Typhimurium）作為模型菌。關鍵方法包括：利用沙門氏菌回復突變試驗（Ames test）評估微塑料及其在磷酸緩沖液或污水中的浸出液的潛在遺傳毒性（致突變性）；通過測定突變頻率和突變率，評估微塑料對誘導細菌產生環丙沙星耐藥性突變的影響；探究攜帶氨芐青霉素耐藥基因的質粒DNA在不同微塑料表面的吸附動力學；以及通過結晶紫染色法定量評估不同細菌（包括銅綠假單胞菌模型菌株以及從醫院和污水處理廠分離的耐藥大腸桿菌和金黃色葡萄球菌臨床分離株）在各類微塑料表面形成生物膜的能力。

研究人員首先測試了固體微塑料及其浸出液對沙門氏菌TA98和TA100菌株的致突變性。結果表明，所有測試的固體微塑料均未顯示出誘變效應。在大多數情況下，回復突變子的數量等于或低于自發回復突變子水平。對于在磷酸緩沖液或污水中浸泡了7天或40天的微塑料浸出液，也未觀察到具有統計學意義的致突變活性。盡管某些浸出液（如PLA）導致了回復突變子數量的增加，但并未達到判定為具有誘變活性的標準（即兩倍于自發回復突變數）。這表明，在本實驗條件下，所測試的微塑料及其浸出液對細菌不具有直接的遺傳毒性。

研究的核心是探究微塑料是否促進細菌對抗生素耐藥性的發展。通過評估鼠傷寒沙門氏菌對環丙沙星耐藥性的突變頻率和突變率，研究人員得出了關鍵結論。首先，微塑料的尺寸是重要影響因素。較小的微塑料顆粒（0.09-1.25 mm 和 0.5 mm）對促進環丙沙星耐藥性的出現和發展具有更明顯的影響。相比之下，較大尺寸的微塑料（1.25-2.8 mm）則沒有顯著提高突變頻率或突變率。其中，聚乳酸（PLA）微塑料在5 mg劑量下誘導的突變頻率和突變率增加最為顯著。其次，微塑料浸出液的影響因介質和浸泡時間而異。在磷酸緩沖液中制備的浸出液，其影響是變化的。例如，ABS、PVC和Glitter的7天浸出液，以及PLA和PET的40天浸出液顯示出較高的突變頻率。而在污水（來自斯洛伐克布拉迪斯拉發Petr?alka污水處理廠）中制備的浸出液，除了Glitter的7天浸出液能顯著提高突變頻率和突變率（分別提高約4.8倍和4.7倍）外，其他浸出液的影響普遍低于自發突變水平的1.5倍。值得注意的是，污水本身并未促進耐藥性發展，表明微塑料浸出液的影響可能源于塑料釋放的特定化學物質。

耐藥基因常位于質粒上，并可通過水平基因轉移傳播。因此，研究評估了攜帶氨芐青霉素耐藥基因的質粒DNA在各類微塑料表面的吸附情況。結果表明，在去離子水中，質粒DNA在所有測試的微塑料上的吸附都非常有限。吸附率最高的是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）微塑料，但總體吸附量很小。聚氯乙烯（PVC）和PET Glitter則未檢測到DNA吸附。研究人員推測，這可能是由于在實驗的pH條件下，微塑料表面和DNA分子都帶負電，相互排斥所致。為了模擬更真實的環境，研究還測試了在污水中預浸泡了7天的微塑料對DNA的吸附能力，結果發現吸附效率甚至比原始微塑料更低。這表明，在實驗條件下，這些微塑料作為裸露DNA載體、直接通過吸附質粒來傳播耐藥基因的能力較弱。

生物膜是細菌附著在表面形成的保護性群落，是細菌耐藥性和持久性的重要因素。研究評估了多種細菌在微塑料表面形成生物膜的能力。測試菌株包括銅綠假單胞菌標準菌株，以及從環境（污水）和臨床（患者血液和導管）分離的耐藥大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。所有測試的細菌菌株均能在所有類型的模型微塑料上形成生物膜。然而，生物膜形成的程度因微塑料聚合物類型而異。其中，聚氯乙烯（PVC）微塑料支持了最顯著的生物膜形成，其生物膜量明顯高于其他類型的微塑料，如ABS、PLA、PET、PLA/PHB和Glitter。這一發現表明，特定類型的微塑料（如PVC）可能為細菌（包括耐藥菌）在環境中定植和存活提供特別有利的表面，從而可能成為耐藥菌儲存和傳播的“熱點”。

本研究通過一系列實驗，系統地揭示了特定微塑料在細菌抗生素耐藥性發展中的潛在作用。主要結論歸納如下：首先，所測試的模型微塑料及其浸出液在本研究的Ames試驗中未表現出直接的遺傳毒性。其次，微塑料的物理化學特性顯著影響其生物效應。顆粒尺寸是關鍵因素，較小的微塑料（特別是PLA）在促進鼠傷寒沙門氏菌對環丙沙星產生耐藥性突變方面作用更明顯。第三，微塑料釋放的化學物質（浸出液）也可能促進耐藥性，其效應取決于聚合物類型和浸出環境，PET Glitter的污水浸出液表現出最強的促進作用。第四，盡管質粒DNA在原始及污水預處理的微塑料表面吸附有限，暗示其作為游離DNA被動載體的能力不強，但微塑料表面極易被細菌定植。所有測試微塑料均支持生物膜形成，其中PVC表面生物膜形成最為旺盛，這意味著微塑料可以通過提供生物膜棲息的表面，主動促進細菌（包括多重耐藥菌）的聚集、存活和潛在的基因交換。最后，綜合來看，不同類型的微塑料（如PLA、PVC、Glitter）通過不同的機制（誘導突變、提供生物膜基質）可能影響抗生素耐藥性的發展和傳播。

這項研究的重要意義在于，它將環境中普遍存在的污染物——微塑料，與全球健康的重大威脅——抗生素耐藥性，在機制層面更具體地聯系起來。研究不僅證實了微塑料可作為細菌生物膜的載體，還首次詳細評估了多種常見聚合物微塑料在誘導染色體突變導致耐藥性方面的差異，并關注了浸出液的潛在作用。這加深了我們對“塑料圈”在環境抗性基因庫中作用的理解。研究結果提示，在評估和管理微塑料的環境與健康風險時，除了其物理存在和化學毒性，還需充分考慮其作為微生物，特別是耐藥菌，的“移動棲息地”和潛在“進化壓力選擇器”的生態角色。未來需要更深入研究微塑料與納米塑料在真實復雜環境條件下，對耐藥基因水平轉移、細菌群落結構及功能的長遠影響，為制定更有效的污染控制與公共衛生策略提供科學依據。