羅義：行走在環(huán)境戰(zhàn)線上的“科研玫瑰”

楊小淼 于曉丹

抗生素作為人類醫(yī)學(xué)的重要發(fā)明，問世以來創(chuàng)造了很多醫(yī)學(xué)奇跡。可隨之而來的濫用卻導(dǎo)致越來越多的細菌產(chǎn)生耐藥性，嚴重影響臨床治療效果。一旦攜帶耐藥基因的病菌通過飲水或呼吸等途徑傳播至人體，會對人類健康構(gòu)成巨大威脅，甚至可能造成許多疾病無藥可醫(yī)。

羅義，南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授，多年來，奮戰(zhàn)在環(huán)境地球化學(xué)研究的第一線。她和團隊，歷經(jīng)10余年研究，在環(huán)境中的抗生素和耐藥基因的來源、歸趨以及傳播擴散的分子機制等方面取得了系列創(chuàng)新性成果，為有效控制抗生素污染和阻遏耐藥基因傳播提供了重要理論依據(jù)。

從馬虎的“羅羅”到細致的老師

中學(xué)時代，羅義很喜歡鉆研數(shù)學(xué)難題，也因為數(shù)學(xué)好，被同學(xué)們送了一個與華羅庚一樣的別名——羅羅。

“每次數(shù)學(xué)考試如果有難題我的成績總是班里的最高分，有時也粗心大意，面對簡單的題目反而容易出錯。”羅義說。

上本科時，有一次羅義與課題的指導(dǎo)導(dǎo)師討論畢業(yè)課題，由于粗心大意，臨走時將自行車鑰匙落在導(dǎo)師辦公室里，后來導(dǎo)師通知她去取鑰匙時語重心長地說：“做科學(xué)可來不得半點馬虎，許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)都來自于細致入微的觀察”。

這番話對羅義從事實驗性科學(xué)研究影響很大。如今的羅義，沉靜、細致、認真，給學(xué)生修改科研論文，每一個細小的錯誤都難逃她的“法眼”，她說：“科學(xué)讓世界變得美好，也使我的人生變得睿智、豐富和深刻。”

環(huán)境戰(zhàn)線上阻擊“超級細菌”

近年來，微生物耐藥已經(jīng)成了世界公共衛(wèi)生領(lǐng)域的重大問題之一，各國政府也不斷在醫(yī)療體系中加強相關(guān)監(jiān)管力度。然而，許多人不知道的是，人類使用抗生素的70年以來，環(huán)境背景中的抗性基因的含量也已經(jīng)呈不斷增長趨勢。抗生素及其抗性基因的污染已遍布水、土壤、大氣等介質(zhì)，而在以污水處理廠和固廢填埋場為代表的人工環(huán)境中，其污染水平更高。

2006年，美國科學(xué)家首次提出將抗生素抗性基因作為一種新興環(huán)境污染物來看待。羅義敏銳地想到：中國不僅是抗生素生產(chǎn)大國，更是不折不扣的抗生素使用大國，因此中國環(huán)境中耐藥基因的問題理應(yīng)比美國更加嚴重、迫切。

她以環(huán)境中微生物耐藥細菌及其攜帶的耐藥基因作為研究目標(biāo)物，定量表征其在水、土壤和大氣環(huán)境以及生物體內(nèi)的濃度、分布及其傳播擴散，尤其關(guān)注不同的環(huán)境條件變化和人類活動，以及釋放的污染物如何影響這些耐藥細菌和耐藥基因在環(huán)境中的增殖和傳播。

歷經(jīng) 10 多年的持續(xù)研究，她的團隊發(fā)現(xiàn)了我國的流域耐藥基因污染與畜牧、水產(chǎn)業(yè)抗生素的使用模式之間存在關(guān)聯(lián)：養(yǎng)殖業(yè)中使用的抗生素大部分直接通過動物糞便排放到了土壤和水環(huán)境中——這些抗生素對環(huán)境中的微生物產(chǎn)生選擇壓力，由此造成環(huán)境中耐藥基因的增殖和富集。

傳統(tǒng)污染物包括重金屬、有機污染物具有“總量”確定、積累緩慢、并會隨著傳播途徑被逐漸稀釋不同，與傳統(tǒng)污染物相比，耐藥基因的污染和傳播更具復(fù)雜性和危險性，由于耐藥基因的攜帶載體為微生物，耐藥基因一旦出現(xiàn)，會隨著微生物的垂直傳遞以及不同微生物種屬間的水平轉(zhuǎn)移而出現(xiàn)增殖和富集，并在水、土、大氣等介質(zhì)間進行傳播和擴散。倘若耐藥基因被肺炎克雷伯菌或鮑曼不動桿菌這類致病菌獲得，人類恐怕將對其束手無策。

這并不是危言聳聽的理論預(yù)測。就在去年，江浙一帶就有兒童檢出體內(nèi)存在獸藥抗性基因，這極有可能是通過自來水或各種受污染的食物攝入的。羅義的團隊近期還在一些污水處理廠的出水中發(fā)現(xiàn)了若干株“超級細菌”，其中攜帶耐藥基因NDM-1的菌株更是對10種以上的抗生素表現(xiàn)出耐藥性。

羅義認為，不同的污水處理工藝對耐藥基因的增殖影響是不一樣的，而生物處理之后，進行化學(xué)氧化處理對耐藥基因的消減是很重要的措施。這種從源頭控制的手段可謂最經(jīng)濟、最便捷的管理辦法，受到了國家環(huán)保部門的重視。

除了調(diào)查、采集更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為管理部門建立污水處理廠、制藥企業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)提供指導(dǎo)之外，羅義更關(guān)心的是未來環(huán)境耐藥基因?qū)θ祟惤】诞a(chǎn)生的威脅。作為每年生態(tài)毒理學(xué)大會中“環(huán)境中抗生素和抗藥基因”專題學(xué)術(shù)討論會的召集人之一，她發(fā)現(xiàn)：國內(nèi)更多的是環(huán)境領(lǐng)域的科學(xué)家在本領(lǐng)域內(nèi)針對耐藥基因污染進行研究，而國外則是不同領(lǐng)域的科學(xué)家包括生物、醫(yī)學(xué)和環(huán)境領(lǐng)域等開展的多學(xué)科交叉研究，因此對新污染形勢下耐藥基因的傳播及其擴散機制的研究更加深入。

為此，羅義的團隊開始通過小鼠模型和腸道模擬模型，探索耐藥基因如何從環(huán)境進入到人體，并將對人類疾病產(chǎn)生何種影響。她說：“抗性基因的傳播規(guī)律與傳統(tǒng)污染物有很大的不同，我們現(xiàn)在常與醫(yī)學(xué)院的教授討論問題，希望把工作做得更深入一些、能夠在生物學(xué)機制上取得突破。”

為科研義無反顧

做環(huán)境地球化學(xué)研究工作，除了一部分工作要在實驗室完成外，還有許多工作要去野外采集各種環(huán)境樣品。

野外采集不僅充滿著不確定性，更不得不面臨突如其來的環(huán)境挑戰(zhàn)與危險。

有一次，羅義帶她的研究生去采集海河一個支流的水和沉積物樣本，雖然采樣前做了充分的準(zhǔn)備，可由于不熟悉路線，原本2個小時的路，走了近5個小時。采樣目的地周圍雜草叢生，無路可走。

“做環(huán)境工作，一個代表性的采樣點非常重要，如果丟掉這個點，會嚴重影響數(shù)據(jù)結(jié)果和研究結(jié)論。”羅義沒有絲毫猶豫，一腳淺一腳，只身淹沒在雜草中。快接近目標(biāo)地點時，羅義身子一歪，整個人掉入齊胸的枯井中，在學(xué)生的幫助下她爬上來繼續(xù)前進，最終采到了需要的樣品。

這次采集經(jīng)過數(shù)據(jù)分析整理后，獲得了新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。論文發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域最具影響力期刊Environmental Science & Technology上，獲得了國內(nèi)外同行的高度評價，至今被同行廣泛引用。

“科學(xué)最大的魅力就是不斷攻克難題、解決問題帶來的成就感。”羅義說，如果還有下一次，我還是會選擇義無反顧。