海草叶上的细菌群落被证实可以抑制水传播的病原体

海草很特别：它们是唯一从陆地回归海洋的开花植物。它们也因其光合作用的能力而被称为“海洋之肺”。除南极洲外，它们遍布各大洲，形成广阔的水下草甸，产生并维持健康的沿海地区。

海草草甸是直接造福人类和动物的关键生态系统工程师。因此，它们具有巨大的生态和经济意义。它们是经济上重要的鱼类的产卵地、幼鱼的藏身之处以及贻贝、蜗牛和螃蟹的栖息地，使它们与珊瑚礁和雨林一起成为地球上生产力最高、多样性最强的生态系统之一。它们通过稳定沉积物来保护我们的海岸。它们还能非常快速有效地储存二氧化碳。

海草草甸作为天然水质净化器

几年前，人们发现了海草的另一项显著的生态系统服务：海草草甸可以减少周围水中的致病细菌含量。

2017 年的一项研究表明，印度尼西亚海草草甸中有害细菌(包括人类粪便细菌和对海洋动物和人类有害的病原体的相对丰度明显(50%低于草甸外的水域。随后的研究(包括在 GEOMAR 进行的一项研究证实，海草床附近的大肠杆菌、肠球菌、沙门氏菌和弧菌等病原体有所减少。

基尔亥姆霍兹海洋研究中心 GEOMAR 海洋天然产物化学研究组的科学家多年来一直在研究这种卫生效果背后的多种机制。他们研究的第一部分结果最近发表在《整体环境科学》杂志上。

海草如何抵抗病原体?

“从水中消除病原体是一个非常复杂的现象，涉及物理、(微生物和化学机制，”海洋天然产物化学教授、这项研究的资深作者 Deniz Tasdemir 博士说。研究人员首先开始分析波罗的海常见的海草物种 Zostera marina 的可培养微生物群落及其产生的天然分子。

为此，他们从海草叶(和根的表面和内部组织中分离出近 90 种细菌和真菌，并测试了它们的提取物的抗生素活性。这些测试针对大量水生、人类和植物病原体，包括弧菌，这些病原体通过生的或未煮熟的海鲜传播给人类，或通过娱乐活动中的皮肤损伤传播给人类，可导致严重疾病甚至死亡。

这项研究表明，健康叶子表面的细菌具有强大的广谱抗生素活性，在某些情况下甚至比商用抗生素更有效。“这证实了我们的假设，”Tasdemir 教授说。

除了一些已知的抗菌化合物外，研究小组还发现这些细菌中存在许多新化合物。现在将分离这些新分子，换句话说，进行化学纯化，确定它们的化学结构，并评估它们作为未来海洋抗生素的潜力。

“这对我们来说只是冰山一角。现在，我们正与一个国际团队密切合作，研究其他化学和微生物组相关机制，以及它们如何有助于海草在实验室和海洋环境中的卫生效果，”Tasdemir 教授说。

来自海洋的抗生素：海草微生物群的潜力

气候变化导致的海洋变暖导致夏季沿海水域的弧菌等病原体数量增加。这对德国波罗的海来说也是一个重大的公共卫生问题，因为度假者中已经报道过死亡事件。因此，保护​​和恢复海草草甸对于海洋和人类的健康比以往任何时候都更加重要。

另一方面，海草微生物群对于发现针对其他人类感染的新抗生素具有巨大潜力，这对于对抗日益严重的抗生素耐药性具有重要意义。