河流塑料垃圾重塑微生物维生素B12代谢并产生功能异质性

河流将大部分陆源塑料废弃物输送至海洋，然而，这一过程如何重塑微生物的代谢潜力仍未得到充分解析。我们对莱茵河沿线14个站点的塑料圈（plastisphere）和水体群落进行了表征，整合了ATR-FTIR聚合物表征、16S/18S rRNA扩增子谱以及120个宏基因组组装基因组。塑料圈群落在分类学上与水体群落存在显著差异（PERMANOVA R = 0.258，p = 0.0001）；尽管其整体功能质心未发生显著偏移（R = 0.245，p = 0.125），但不同站点之间的功能组成异质性显著更高（permutest，p = 0.0047）。好氧咕啉环合成（核心维生素B12生物合成途径）是差异离散程度最大的功能之一，并且在全部7个配对站点的塑料上均呈富集（Wilcoxon精确检验，W = 3，p = 0.004079）。这一信号与由硅藻主导的真核塑料圈群落相一致；硅藻无法合成维生素B12，依赖细菌提供该维生素，从而通过一种合理的跨域机制，将功能重构与分类学重组联系起来。与水体群落相比，塑料圈群落与河流溶解态营养盐梯度的耦合也较弱（envfit R = 0.64 vs. 0.82）。综上，这些结果表明，河流中的塑料垃圾并非只是被动地积累生物量，而是会主动重塑其定殖生物的特定代谢能力，维生素B12代谢便是其中一个典型例证。

河流将大部分陆源塑料废弃物输送至海洋，但这种过程如何重塑微生物的代谢潜能，仍未得到充分解析。我们对莱茵河沿线14个站点的塑料圈（plastisphere）和水柱群落进行了表征，综合采用ATR-FTIR聚合物表征、16S/18S rRNA扩增子谱分析以及120个宏基因组组装基因组。塑料圈群落在分类学上与水体群落存在显著差异（PERMANOVA，R = 0.258，p = 0.0001）；尽管其功能质心总体上未发生显著偏移（R = 0.245，p = 0.125），但不同站点之间的功能组成异质性显著更高（permutest，p = 0.0047）。有氧咕啉环合成——维生素B12生物合成的核心途径——是差异离散度最大的功能之一，并且在全部7个配对站点的塑料上均呈富集（Wilcoxon精确检验，W = 3，p = 0.004079）。这一信号与由硅藻占主导的真核生物塑料圈群落相一致；硅藻无法合成维生素B12，依赖细菌供给，因此通过一种合理的跨域机制，将功能和分类学重构联系起来。与水体群落相比，塑料圈群落与河流溶解态营养盐梯度的耦合程度也更低（envfit，R = 0.64 vs. 0.82）。总体而言，这些结果表明，河流中的塑料废弃物并非仅被动地积累生物量，而是会主动重塑其定殖生物的特定代谢能力，维生素B12代谢即为一例。

感谢您有兴趣传播bioRxiv上的内容。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.06.749157v1?rss=1

🏷️ 河流塑料圈 微生物群落 维生素B12代谢 宏基因组学 功能异质性 跨域互作