薛喜枚 朱永官，2?

（1 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所，中國科學(xué)院城市環(huán)境與健康重點實驗室，福建廈門 361021）（2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究所中心，城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室，北京 100085）

類金屬元素砷（As），位于元素周期表第四周期第VA主族，是一種廣泛分布的有毒環(huán)境物質(zhì)，已被美國環(huán)境保護署（USEPA）確定為人類的致癌物質(zhì)。巖（礦）石風(fēng)化、火山活動、礦山開采、冶煉、石油燃燒以及殺蟲劑使用等自然或人為活動將砷釋放進入大氣、土壤和水體后，經(jīng)物理、化學(xué)及生物等反應(yīng)在地球圈層之間及其圈層內(nèi)部進行循環(huán)［1］。土壤中的砷可經(jīng)地表徑流或滲漏進入水體，或隨著粉塵和煙霧等進入大氣在空氣中流通擴散，或通過植物的吸收積累進入食物鏈影響人體健康。

植物對砷的吸收效率主要取決于土壤砷的存在形態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化。土壤和水環(huán)境中的砷主要是無機態(tài)，在有氧環(huán)境中砷以砷酸鹽（As(V)）的形式被吸附于鐵鋁等氧化物表面而不易移動，難以被植物吸收［2］；而在水稻土等厭氧環(huán)境中，砷主要以亞砷酸鹽（As(III)）形式存在，As(III)不易被吸附，流動性較大，很容易進入植物體內(nèi)，所以與其他旱作農(nóng)作物相比，水稻籽粒中積累了更多的砷［3］。除了土壤理化性質(zhì)（如土壤通氣性、pH、氧化還原電位、土壤膠體特性及吸附性等）外，土壤中的動植物及微生物也通過對砷的吸收轉(zhuǎn)化極大地影響著砷在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化、形態(tài)毒性及生物有效性［4-5］。土壤微生物對砷的轉(zhuǎn)化作用主要體現(xiàn)在：對As(V)的呼吸還原和細胞質(zhì)還原，產(chǎn)生移動性更強的As(III)；對砷的氧化反應(yīng)，增強砷與土壤礦物的吸附性進而影響砷的結(jié)合態(tài)和生物有效性；對砷的甲基化揮發(fā)土壤砷并降低植物體內(nèi)所積累砷的生物毒性。此外砷作為毒性較強的類金屬元素與抗生素共存時將增強抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs）的傳播擴散及其出現(xiàn)頻率，某些有機砷如MAs(III)和砷代草丁膦還可作為新型抗生素。本文主要介紹土壤砷的氧化/還原、甲基化/去甲基化以及砷其他有機化過程的最新研究進展（圖1），和四種微生物共選擇抗性機制：共抗性、交叉抗性、共調(diào)控和生物膜感應(yīng)，并提出了土壤中砷污染與抗生素抗性相耦合這一新的研究方向。

圖1 土壤中砷的生物轉(zhuǎn)化途徑Fig. 1 The pathway of arsenic biotransformation in soil

1 砷的生物氧化還原

微生物砷氧化過程加速自然環(huán)境中毒性和流動性更強的As(III)向毒性和流動性更小且易吸附在礦物表面的As(V)轉(zhuǎn)化，降低土壤中砷的生物有效性和毒性，因此微生物砷氧化被認為是降低砷的生物有效性，從而控制砷污染的重要途徑之一。微生物的砷還原將固定于礦物中的As(V)釋放并還原為移動性強的As(III)，這一作用機理可運用于尾礦等區(qū)域砷污染嚴(yán)重的土壤砷的去除。對參與微生物砷的生物氧化還原過程的微生物類型及其氧化還原機制研究得較清楚，已有多篇綜述對該過程進行了較為詳細的介紹［6-7］，本文不再贅述。

土壤動物與微生物植物一起構(gòu)成復(fù)雜的土壤食物網(wǎng)，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。它們在凋落物分解、土壤中元素循環(huán)、生物多樣性的維持、土壤微團聚體的形成和污染物的降解等諸多土壤生態(tài)過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。土壤動物腸道內(nèi)的代謝及其營養(yǎng)元素富集過程改變特定元素的生物有效性。多項研究在蚯蚓Lumbricus rubellust、Dendrodrilus rubidus等的組織中檢測到了As(III)、As(V)、甘油砷糖（Oxo-Gly）、磷酸砷糖（Oxo-PO4）、硫酸砷糖（Oxo-SO4）、砷甜菜堿（AB）、MAs(V)、二甲基砷酸［D M A s(V)］和三甲基砷氧化物（TMAO）等（表1），但無法確定這些不同形態(tài)砷的來源。動物體內(nèi)生活著各種各樣的微生物，其與宿主長期共存、協(xié)同進化，對宿主的健康、免疫、養(yǎng)分獲取和運動等諸多方面發(fā)揮著不可替代的作用。Wang等［8］用As(V)處理蚯蚓28 d后，發(fā)現(xiàn)土壤中仍以As(V)為主，而蚯蚓腸道和組織中As(III)是砷的主要存在形式，砷氧化還原和解毒外排基因在所有基因中占主導(dǎo)，砷甲基化去甲基化相關(guān)的基因含量很低，說明在厭氧蚯蚓腸道中微生物對砷轉(zhuǎn)化以氧化還原為主。無論蚯蚓腸道或組織中有機砷是直接來自環(huán)境還是復(fù)雜有機砷進入腸道后腸道微生物對其的降解或轉(zhuǎn)化，蚯蚓等土壤動物的活動均將嚴(yán)重影響土壤或土壤孔隙水中砷的遷移轉(zhuǎn)化、形態(tài)和生物有效性。

植物通過磷酸轉(zhuǎn)運蛋白（如水稻的OsPTs［14］）吸收環(huán)境中的A s(V)。大多數(shù)植物的根細胞能將進入其內(nèi)的As(V)迅速還原成A s(I II)，例如水稻的OsACR2［15］，A.thaliana的HAC1［16］、Pteris vittata的PvACR2［17］等可能參與了As(V)的還原。植物體利用水甘油通道蛋白（aquaglyceroporins，AQPs）［18］吸收的As(III)，一部分被富含巰基的多肽—植物絡(luò)合素（Phytochelatin, PC）絡(luò)合并被液泡膜上的ABC轉(zhuǎn)運子轉(zhuǎn)入液泡內(nèi)［19］，另一部分則通過木質(zhì)部往地上部運輸（如水稻的Lsi2［20］和A. thaliana的肌醇轉(zhuǎn)運蛋白AtINT2和AtINT4參與了該過程［21］）。

表1 已分析的蚯蚓中的砷總量及形態(tài)Table 1 Total arsenic and arsenic species in analysed earthworms

2 砷的生物甲基化及去甲基化

砷甲基化可以將毒性較大的無機砷轉(zhuǎn)化成毒性更小的甲基化砷，雖然中間產(chǎn)物可能是毒性更大的MAs(III)，但該中間產(chǎn)物極不穩(wěn)定，短時間內(nèi)即被氧化成MAs(V)［22］。對厭氧微生物而言，砷甲基化過程多半產(chǎn)生揮發(fā)性甲基化砷從而降低環(huán)境中砷濃度，砷甲基化可能是一個解毒過程［23］。

砷在生物體內(nèi)甲基化過程是由砷甲基化酶催化，以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）為甲基供體，巰基在還原中起重要作用。Marapakala等［24］將真核生物Cyanidioschyzon sp. 5508的CmArsM中三個保守半胱氨酸依次突變后，蛋白熒光檢測證明As(GS)3和MAs(GS)2較As(III)有更快的結(jié)合能力，這暗示著谷胱甘肽化砷可能是CmArsM的首選底物，并通過分析與苯亞砷酸鹽［PhAs(III)］或還原性洛克沙砷［Rox(III)］結(jié)合的CmArsM晶體結(jié)構(gòu)，推測CmArsM的砷甲基化過程是一個二硫鍵形成和斷裂的級聯(lián)反應(yīng)［25］。

土壤中存在具有砷揮發(fā)能力的細菌或真菌已被證實［26］，真核藻類也具有將無機砷轉(zhuǎn)化為氣態(tài)砷的能力［27］。土壤酸堿度、氧化還原電位、含水率和溫度等理化性質(zhì)以及砷濃度、形態(tài)和組成等均直接或間接影響著砷的揮發(fā)。但在自然條件下土壤砷揮發(fā)量很低，可通過調(diào)節(jié)土壤環(huán)境或者通過基因工程的手段改造土壤生物，提高砷揮發(fā)水平從而達到生物修復(fù)土壤砷污染的目的［28-29］。

另一方面進入土壤的大部分有機砷將被降解成毒性更強的無機砷。Yoshinaga等［30］從MAs(V)除草劑處理的高爾夫球場土壤中分離到兩株菌，一株布克氏菌（Burkholderia）可將MAs(V)還原成MAs(III)，而另一株鏈霉菌（Streptomyces）可將MAs(III)脫甲基成As(III)，這兩種菌中任何一種單獨存在均不能完成從MAs(V)到As(III)的脫甲基過程，暗示土壤微生物群落催化脫甲基化反應(yīng)是由還原和去甲基化兩個步驟組成。針對此過程的第二步，Yoshinaga等得到一個MAs(III)去甲基化酶（ArsI），該酶可以催化依賴Fe2+的MAs(III)去甲基化反應(yīng)，此外，ArsI還能打斷Rox(III)和其他含砷芳香族化合物的C-As鍵［31］，且在原核生物中廣泛存在［32］。這表明有機砷降解普遍存在于自然界中，暗示著去甲基化過程在砷的土壤循環(huán)中發(fā)揮重要作用。

3 砷的其他有機化過程

除人工合成的有機砷外，土壤中還檢測到了砷糖、砷甜菜堿及砷膽堿等多種生物來源的有機砷［33］。近期在復(fù)雜有機砷的生物合成機制方面究取得了一系列進展。

自從1981年Edmonds和Francesconi［34］在褐藻（Ecklonia radiate）中第一次分離鑒定到砷糖。迄今，人們已至少鑒定出了氧代砷糖（Oxoarsenosugars）、硫代砷糖（Thio-arsenosugars）、三甲基砷糖（trimethylated arsenosugars）三大類共20多種砷糖。砷糖可能是砷糖磷脂合成的起點，砷膽堿和砷甜菜堿可能是砷糖降解產(chǎn)物［1，35］。但因前期僅在基因組未測序且遺傳操作復(fù)雜的海洋生物中檢測到砷糖，無法開展砷糖生物合成分子機制的研究。Xue等［36-37］發(fā)現(xiàn)純培養(yǎng)的集胞藻和念珠藻均能將As(V)轉(zhuǎn)化成砷糖及結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的砷糖磷脂，并基于Zhu等［1，35］對砷糖合成機制的推測，依次敲除集胞藻的arsM和arsS兩個基因，用不同形態(tài)砷處理突變體及野生型，發(fā)現(xiàn)砷糖的合成是從DMA開始的，在砷糖合成過程中ArsM的功能是提供DMAs，ArsS可能將一個腺苷自由基轉(zhuǎn)移給DMA同時將腺嘌呤切掉形成另一個自由基。雙表達arsM和arsS的大腸桿菌不能將As(V)或As(III)轉(zhuǎn)化成砷糖，暗示藍細菌中砷糖的合成還需要其他產(chǎn)砷糖生物所特有的基因［38-39］?？傊樘鞘巧樯锏厍蚧瘜W(xué)循環(huán)的重要組成部分，它廣泛存在于海洋和陸生生物中，但其存在的生物學(xué)意義和生態(tài)學(xué)功能還有待進一步研究。

砷甜菜堿是目前公認的毒性最小的含砷化合物，但其生物學(xué)功能仍不清楚。H o f f m a n n等［40］研究表明B. subtilis的甜菜堿合成酶（GbsB/G b s A）同樣能將砷膽堿轉(zhuǎn)化成砷甜菜堿。此外，環(huán)境中的Shewanella putrefaciens將MAs(V)和D M A s(V)分別硫基化成毒性更強的單甲基單硫砷酸［M M M TA s(V)］和二甲基單硫砷酸［DMMTAs(V)］［41］。

4 從砷污染到抗生素抗性基因

4.1 抗生素抗性基因及共選擇抗性機制

抗生素的發(fā)現(xiàn)與使用拯救了千千萬萬的生命，是人類醫(yī)療史上劃時代的成就。但隨著抗生素的過度使用和濫用，ARGs的多樣性與豐度在環(huán)境中不斷增加［42-43］。當(dāng)多種ARGs同時轉(zhuǎn)移到一種病原菌使其帶有多重抗性，則會形成“超級細菌”，從而使抗生素不再有效［44］。不斷發(fā)展的采礦冶金、化工和農(nóng)業(yè)將越來越多的重金屬釋放到土壤，加上抗生素的濫用，加劇了環(huán)境中抗生素及重金屬協(xié)同污染的概率。重金屬通過共選擇的方式促進ARGs在生態(tài)系統(tǒng)中的擴散，并且這種共選擇具有普遍性，不局限于幾種重金屬或者微生物［45］。多項野外調(diào)查研究顯示，土壤中的重金屬與ARGs間存在明顯相關(guān)性，但不同金屬對ARGs豐度和多樣性的影響存在差異［46-47］?，F(xiàn)在研究認為共選擇抗性機制有四種（圖2）：

共抗性（co-resistance）是指ARGs或/和重金屬抗性基因位于同一質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子、整合子上或染色體鄰近位置。如Ghosh等［48］從馬流產(chǎn)沙門氏菌提到的質(zhì)粒同時抗氨芐青霉素、砷、鎘、鉻和汞。然而，必須指出的是，抗金屬質(zhì)粒早于人類使用抗生素前已經(jīng)出現(xiàn)。Mindlin等［49］認為含有ARGs和汞抗性基因并攜帶轉(zhuǎn)座子的整合子的出現(xiàn)是一個相對較新的現(xiàn)象，因為凍土源假單胞菌盡管缺乏ARGs盒但含有許多轉(zhuǎn)座子與當(dāng)今細菌中發(fā)現(xiàn)的關(guān)系密切。此外，從抗生素時代前的腸桿菌科培養(yǎng)標(biāo)本中提取的R質(zhì)粒中沒有可轉(zhuǎn)移的ARGs［50］。這表明重金屬與抗生素的協(xié)同進化一直在發(fā)生?，F(xiàn)在需要解決的問題是早已存在的金屬抗性基因是在何時如何獲得ARGs的，這個時間點是否在抗生素廣泛使用前，以及金屬或類金屬增加ARGs豐度和多樣性的分子機制。對參與基因水平轉(zhuǎn)移的可移動遺傳元件大尺度測序?qū)⒂兄谖覀兩羁汤斫猸h(huán)境中金屬與抗生素的共抗機制。

交叉抗性（cross-resistance）指微生物利用同一套抗性系統(tǒng)同時對抗生素和重金屬產(chǎn)生抗性，當(dāng)不同的抗菌劑脅迫同一種細菌時，細菌對一種抗菌劑產(chǎn)生耐藥性的同時對另一種抗菌劑也產(chǎn)生抗性，即細菌使用相同機制排出結(jié)構(gòu)不同的化合物。例如，Listeria monocytogenes的多藥物抗性（multiple-drug resistance，MDR）泵可同時外排抗生素和重金屬［51］。編碼MDR泵的基因廣泛存在，但目前還沒有研究能闡明這種交叉抗性的分子機制：MDR泵基因的進化、MDR泵基因的表達是否受多種抗生素或金屬的調(diào)控、MDR泵是如何同時識別并排出結(jié)構(gòu)差異較大的抗菌劑。

圖2 土壤微生物和動物對砷形態(tài)的轉(zhuǎn)化及砷與抗生素抗性關(guān)聯(lián)可能的分子機制Fig. 2 Arsenic biotransformation by soil microorganisms and animals and proposed molecular mechanisms of coupling arsenic with antibiotic resistance

共調(diào)控（co-regulation）指一系列能對金屬或抗生素暴露做出反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄和翻譯應(yīng)答系統(tǒng)關(guān)聯(lián)在一起形成協(xié)同反應(yīng)，如綠膿單胞菌的雙組份傳感器蛋白CzcS負責(zé)該菌對鋅和亞胺培南的抗性［52］。在大腸桿菌BaeRS調(diào)控八個基因的表達：mdtA,mdtB, mdtC, mdtD, baeS, baeR, acrD和spy，其中MdtABC與外膜孔蛋白TolC形成一個RND（resistance, nodulation and division）型跨膜外排蛋白復(fù)合體，AcrD是AcrB的同源蛋白形成RND型轉(zhuǎn)運復(fù)合體的內(nèi)膜部分，Spy是一種外周質(zhì)蛋白在體外表現(xiàn)出不依賴于ATP的伴侶活性，MdtD的功能未知［53］。Hao等［54］發(fā)現(xiàn)識別Cu（II）的MarR降低了大腸桿菌多抗生素抗性調(diào)控操縱子marRAB的表達從而導(dǎo)致了大腸桿菌對多種抗生素的抗性。經(jīng)過砷、銅和鋅的誘導(dǎo)，Enterobacter LSJC7表現(xiàn)出對四環(huán)素的抗性，同時LSJC7也含有baeRS，acrD，mdtABC，soxS，acrAB，tolC，marRAB 等基因，可能像在大腸桿菌中一樣鋅和銅分別通過調(diào)控BaeRS和MarR增加了LSJC7對四環(huán)素的抗性，但砷如何增強LSJC7對四環(huán)素抗性的機制有待進一步探討［55］。

生物膜感應(yīng)（Biofilm induction）指重金屬或抗生素的加入刺激微生物形成一種包裹于細胞外的多聚物，增強了其對重金屬和抗生素的抗性。金屬和抗生素在生物膜基質(zhì)中的滯留和少量存留細胞（persister cells）的存在可能是浮游生物細胞和生物膜對高濃度抗菌劑產(chǎn)生時間依賴耐受性的原因［56］。向浮游生物細胞中添加金屬或抗生素均可刺激胞外聚合物（extracellular polymeric substances）的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致細胞黏附，最終形成生物膜［57-58］。此外生物膜內(nèi)被保護的環(huán)境和微生物間的近距離分布也為基因的橫向轉(zhuǎn)移提供了便利。

Yamamura等［59］研究抗生素對砷氧化還原和砷氧化菌多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)有氧As(V)還原不受抗生素影響，但有氧As(III)氧化菌對某些特定的抗生素（如氯霉素）敏感，這表明大多數(shù)抗砷菌可能同時抗抗生素。Wang等用As(V)和磺胺甲處理蚯蚓，發(fā)現(xiàn)砷明顯增加了蚯蚓腸道微生物中特定ARGs和移動遺傳元件的出現(xiàn)頻率（數(shù)據(jù)未發(fā)表），推測進入蚯蚓腸道的As（V）被其微生物轉(zhuǎn)化成毒性更強的As（III）后富集了雙抗（抗砷和抗生素）的細菌，但具體機制仍需研究?？傊谕寥郎鷳B(tài)系統(tǒng)中土壤動物及微生物面臨多重脅迫，土壤中砷的生物轉(zhuǎn)化（尤其是轉(zhuǎn)化成毒性更強的砷化合物）通過干擾微生物群落結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了ARGs豐度和多樣性的改變，不同形態(tài)砷和抗生素抗性的耦合關(guān)系及機制需要進一步研究。

4.2 含砷抗生素

近期Li等［60］提出有機砷可能是最原始的抗生素，根據(jù)Waksman［61］對抗生素的定義，一種微生物產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)能抑制細菌和其他微生物的生長甚至殺死它們，MAs(III)可作為一種抗生素，低濃度MAs(III)即可抑制大腸桿菌的生長［62］。土壤微生物群落中有些攜帶arsM的細菌產(chǎn)生劇毒的MAs(III)［22］。此外已發(fā)現(xiàn)有四種菌P. putida KT2440［30］、Burkholderia sp. MR1［30］、Shewanella putrefaciens 200和Sinorhizobium m e l i l o t i R M 1 0 2 1［62］通過將M A s(V)還原成MAs(III)獲得生存競爭優(yōu)勢。而為了在MAs(III)選擇壓力下生存，其他土壤細菌進化出抗MAs(III)的基因，Bacillius MD1利用ArsI將MAs(III)去甲基化成As(III)解毒［31］，P. putida用ArsH和NADP+將MAs(III)氧化成毒性小的MAs(V)［62］，Campylobacter jejuni編碼ArsP ［MAs(III)排出透性酶］將細胞內(nèi)的毒性強的三價有機砷排出［63］。

砷代草丁膦（A S T）是水稻根際微生物Burkholderia gladioli GSRB05產(chǎn)生的新型砷有機物［64］。Nadar等［65］發(fā)現(xiàn)AST抑制谷胱酰胺合成酶的活性，是一種含砷的廣譜抗生素，能同時有效對抗革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌，其毒性與MAs(III)相當(dāng)，較As(III)和草丁膦的毒性更強。P.putida KT2440的ArsN可將AST的α-氨基乙酰化阻止AST與谷胱酰胺合成酶的結(jié)合。AST具備治療人類結(jié)核病的潛力，但該抗生素在動物和人類中的有效性和毒性還需要進一步測試［66］。總之環(huán)境中總有一些微生物產(chǎn)生含砷抗生素抑制或殺死其他微生物，而也有一部分微生物進化出特定的機制來適應(yīng)這種環(huán)境。

5 未來研究的方向

土壤是一個極其復(fù)雜的介質(zhì)，土壤理化性質(zhì)影響土壤動物和微生物種類及其代謝過程，土壤中的植物、動物和微生物可以吸收轉(zhuǎn)化或代謝砷。就土壤砷轉(zhuǎn)化過程而言，無機砷一直是砷代謝的終點，無論是人工合成還是自然產(chǎn)生的復(fù)雜或簡單有機砷，在自然條件下大多會被慢慢降解，最終產(chǎn)物是無機砷；從微生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控來看，參與砷氧化還原過程的基因大多是受砷調(diào)控的，參與甲基化和其他有機化過程的基因多是組成性表達的，暗示環(huán)境中砷的氧化還原過程是砷代謝的主流。然而隨著精確分析化學(xué)和現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的進步，越來越多新型含砷化合物以及合成或降解這些化合物的生物或基因被發(fā)現(xiàn)。因這些含砷化合物在土壤中的含量較低，我們還無法知道生物為什么消耗能量產(chǎn)生這些復(fù)雜的有機砷、它們存在的生物學(xué)意義或生態(tài)學(xué)功能以及在食物鏈上的傳遞規(guī)律，這一系列問題有待進一步探討。在分子水平上分析不同形態(tài)砷與土壤各組分之間的相互作用機制，土壤中微生物的種類及功能基因?qū)ι榛瘜W(xué)行為的影響等有助于我們更好地理解土壤砷轉(zhuǎn)化過程，為土壤砷污染修復(fù)提供重要的理論依據(jù)。此外在探明土壤微生物對砷轉(zhuǎn)化分子機制的基礎(chǔ)上進一步在群落水平上闡明其微生物生態(tài)學(xué)機制，為發(fā)展定向調(diào)控土壤中功能微生物的技術(shù)途徑奠定基礎(chǔ)?？傊@些研究成果可被用來有效控制土壤—植物系統(tǒng)中砷的轉(zhuǎn)化和積累，最終達到降低土壤砷污染風(fēng)險的目標(biāo)。

大量抗菌藥物的消耗與抗生素抗性基因的數(shù)量及種類增加顯著相關(guān)，一系列其他污染物也驅(qū)動ARGs的選擇?？紤]到環(huán)境中普遍存在砷和抗生素等復(fù)合污染，微生物為抵抗砷和抗生素雙重污染勢必要進化出一套同時抗砷和抗生素的抗性系統(tǒng)，這些抗性菌株及其攜帶的ARGs更易在環(huán)境中傳播擴散，將威脅人類健康和生態(tài)安全。然而現(xiàn)在的研究未能充分解決在生態(tài)相關(guān)的框架內(nèi)（如當(dāng)定量ARGs在特定環(huán)境的豐度、轉(zhuǎn)移和保留時區(qū)分暴露于砷的微生物種群的群落結(jié)構(gòu)改變）砷暴露是增加ARGs傳播和出現(xiàn)頻率的一種重要機制。微生物基因組學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)的最新進展可為精確測定砷-ARGs相互作用提供依據(jù)。此外，很少有研究將共選擇的分子機制與種群和群落水平上的效應(yīng)聯(lián)系起來，因此有必要深入研究復(fù)合污染對環(huán)境ARGs的富集和傳播機制以全面評估砷污染在維持和傳播環(huán)境中ARGs的作用。同時我們需要對砷和抗生素之間復(fù)雜的相互關(guān)系進行詳細描述，以便系統(tǒng)理解ARGs的持久性和增殖機制。最近研究發(fā)現(xiàn)一些新型的砷生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物具有抗生素性能，因此對含砷抗生素的生物合成、毒理學(xué)及降解機制的研究無疑也是一個新的研究方向。