中国科学院城市环境研究所朱永官院士团队黄乾生研究组在环境介质中功能基因的存在状况研究中取得进展。相关成果发表在Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.1c08654)和国际细胞外囊泡协会会刊Journal of Extracellular Vesicles (DOI: 10.1002/jev2.12292)上。研究拓宽了对细胞外DNA和其它可移动分子在环境中存在形式的认知，为进一步解析细胞外囊泡的信号传递功能提供了基础，有助于深入了解病原体的人体健康危害机制。
可移动基因的传播有利于微生物群落的进化发展，如抗生素抗性基因（ARGs）的传播加剧细菌耐药性。然而，真实环境介质中移动基因组的存在形式和功能尚未明确。作为胞外基因的重要载体，生物体分泌的细胞外囊泡（EVs）在基因流动中的潜在功能备受关注，但目前基于实验室纯培养的研究始终无法揭示环境中EVs的存在情况及其携带功能基因的状况。研究组分离了包括餐厅、幼儿园、宿舍和车辆四个生活场景中的室内灰尘中的EVs，发现EVs广泛存在于室内灰尘中（每克灰尘中EVs数量可高达1011颗粒数）。随后利用宏基因组测序发现了EVs携带DNA的丰富性和多样性，发现EVs来源微生物组成多样。其中部分来源于潜在致病菌，并携带多种毒力因子；此外，EVs携带编码多重耐药，喹诺酮类和大环内酯类抗生素抗性基因，部分基因定位在可移动遗传元件上，增加了ARGs的传播风险。
研究组还在三种典型微生物生境（人类粪便、废水和土壤）中鉴定识别出与细菌浓度的数量级相当的高丰度EVs。识别出一系列EVs高效生产菌株。进一步发现这些菌株分泌的EVs富含包括糖苷水解酶家族GH25，被移动遗传元件编码的细菌耐药基因等功能基因。
研究获得国家自然科学基金项目、国家基础科学数据中心和中科院网信办示范项目（NBSDC-DB-21）和福建省科学技术厅资助项目的资助。
灰尘中广泛存在携带功能基因的胞外囊泡
环境胞外囊泡携带功能基因示意图
