南科大环境学院郑焰团队破解 “顽固军团菌” 之谜！水处理氯消毒有了新靶点

夏天开空调、用热水洗澡时，你可能没意识到：有一种看不见的细菌正藏在空调冷却水、热水管道里——它就是能引发重症肺炎的“嗜肺军团菌”（以下简称“军团菌”）。这种急性肺炎病死率高达8%-12%，50岁以上人群与免疫力低下者最易中招，而大型商场和写字楼的空调冷却塔、酒店和家用的热水管、甚至家用加湿器、淋浴等人工水系统，只要处于20-45℃的适宜温度，就会成为它的“繁殖温床”（图1）。

图1 适合军团菌繁殖的常见日常生活场景

军团菌本应对常规“氯化消毒”敏感，然而，让人困惑的是全球军团病发病率却持续上升。要知道，氯化消毒是人类历史上应用最广泛、成效最显著的公共卫生干预手段之一，它几乎覆盖全球绝大多数城市的病原防控场景，堪称“公共卫生安全的基石”。因此，过去学界猜测是细菌基因突变成为耐氯菌，但始终未找到细菌耐氯性获得及演化的原因。近日，南方科技大学环境科学与工程学院郑焰教授团队终于揭开了谜底：嗜肺军团菌会通过“装死”躲避氯消毒剂的伤害，复活后还会变得更“耐打”。这项成果为破解学界难题提供了关键思路，已发表于环境健康领域权威期刊Environment & Health。

核心突破:“装死”让军团菌练就耐氯本领

团队模拟供水管道内低浓度氯长期作用场景，用稳定含氯消毒剂（氯胺-T）连续处理军团菌12小时，成功诱导细菌进入“存活但无法在常规培养基上生长的状态（Viable but Non-Culturable, VBNC）”——也就是“装死”状态：常规实验室培养基无法检测到菌落（易被误认为已杀灭），但环境适宜时就能慢慢复活。而这个“装死”过程，正是军团菌耐氯能力的“修炼期”。

研究发现，“装死”的军团菌复活速度特别慢：从休眠到恢复生长需47小时左右，是仅饥饿（只接触纯水）细菌的10倍。通过流式细胞仪观察到，复活后军团菌的组成与未处理的亲代差异显著，而仅饥饿的细菌恢复生长后组成与亲代相似——这说明“装死”期间，军团菌一直在修复氯消毒造成的损伤，同时悄悄积累耐氯能力。

更关键的是二次氯消毒实验：当“装死”军团菌彻底复活后，再用相同浓度氯消毒3小时或12小时，其生长速度与未消毒细菌几乎无异，而复活速度明显加快：原本单次消毒后需40-47小时恢复生长，如今仅需26-41小时（根据消毒时长不同），存活占比也显著提升（图2）。因此推测，“装死”时细菌可能会调整生理结构（如加厚细胞壁）、激活应激基因等，这些变化正是耐氯能力增强的核心，也为后续基因突变、逐步演化成稳定的耐氯菌提供了可能。

图2 进入存活但不能在常规培养基上生长的状态(VBNC) 是嗜肺军团菌获得耐氯性的关键环节

研究的意义: 让水系统消毒更精准，为全球水安全提供新路径

这项研究不仅解答了科学难题，更给实际氯消毒工作提供了3个明确改进方向：

1.升级检测方法：现有手段易遗漏“装死”细菌，需开发针对性检测技术，精准判断水系统风险；

2.优化氯浓度策略：重新评估“长期低浓度氯消毒”的合理性，可通过调整相关环节降低细菌“装死”概率；

3.找准精准靶点：研发能阻断细菌“装死”通路的技术，从根源减少耐氯菌的产生，避免消毒陷入“越消越耐”的困境。

随着这些成果逐步转化，未来我们身边的空调、热水管、饮用水系统将更安全，那些“躲起来”的顽固耐氯细菌，再也难有藏身之地。

该研究第一作者为原晓非博士（现任职于之江实验室），通讯作者为郑焰教授。研究依托南方科技大学“土壤污染控制与修复国家重点实验室”和“广东省土壤与地下水污染控制重点实验室”完成，并获国家自然科学基金创新群体项目支持。