山东大学微生物改造技术全国重点实验室在智能计算微生物领域取得新进展

文章导读

气候变化如何悄然放大病原菌威胁？山东大学微生物改造技术全国重点实验室团队最新研究揭示惊人真相：全球77万人年感染致死的"无形杀手"竟因人类活动和气候变暖加速扩散。这项登顶《Science Advances》的研究首次基于百万级环境样本数据，用AI技术绘制出病原菌的"全球暗网"，颠覆传统健康风险认知框架。团队通过智能算法捕捉到病原菌与气候要素的致命关联——当温湿度突破"舒适阈值"，致病微生物将像计算程序般在土壤、水体中精准增殖。更预警般指出：若人类可持续发展受阻，21年前病原菌入侵风险或将呈几何级增长。这一发现既为环境治理敲响警钟，也为智能微生物防控提供了可量化的科学路径，或将重塑今后的公共卫生防护体系。

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近日，微生物改造技术全国重点实验室（研究院）张正研究员/李越中教授团队在智能计算微生物领域取得新进展，在期刊Science Advances发表题为“Anthropogenic activity and climate change exacerbate the spread of pathogenic bacteria in the environment”的研究论文。实验室博士研究生耿俞为第一作者，张正研究员、齐鲁医院（青岛）刘亚为共同通讯作者，山东大学为唯一作者单位。

气候变化正在深刻影响人类健康。荟萃分析表明，由病原微生物引起的人类传染病会因气候变化而加剧。与非细菌原因（例如真菌感染、疟疾和艾滋病毒）相比，人类病原菌感染是全球第二大死因，估计每年导致约770万人死亡。然而，尽管最近许多单独研究强调了土壤、废水、地下水和海洋等环境中的人类病原菌污染和健康风险，但目前仍缺乏对于全球生态系统中人类病原菌的分布特征和驱动因素的系统分析，也尚未量化气候变化对人类病原菌的潜在影响。

该工作基于来自全球生态系统的超过100万个环境样本数据，利用人工智能技术构建并分析了潜在人类病原菌的高分辨率全球分布地图。研究发现，人类病原菌广泛存在于全球环境中，其分布主要受气候和人为因素驱动。机器学习模型预测，到本世纪末，人类病原菌的丰富度、丰度和入侵风险将在全球范围内增加，而随着人类发展可持续性的下降，这种上升趋势将变得更加明显。在未来人类活动加剧和全球气候变暖的背景下，环境介导的病原菌感染对人类健康的威胁可能会更加严重。