對於那些深受可怕的“北京咳”折磨的人們來說，城市濃重霧霾中的顆粒物構成公共健康問題是顯而易見的。但不太清楚的是微生物的影響——甚至身份——它們也漂浮在棕色的霧霾中。
中國研究人員現在已經使用基因組測序技術，在 2013 年 1 月襲擊北京的異常濃重的霧霾中，鑑別出約 1300 種不同的微生物物種（參考文獻）。令人欣慰的是，他們發現的大部分微生物是良性的——但少數幾種是導致人類過敏和呼吸道疾病的原因。在汙染較重的日子裡，來自這些過敏原和病原體的 DNA 比例增加，這表明它們可能對老年人或免疫系統較弱的人群等弱勢群體構成額外的健康威脅。
長期以來，對空氣中微生物的調查一直依賴於在實驗室中培養樣本的方法，這種方法很容易遺漏關鍵物種。在過去的幾年中，研究人員已經著眼於空氣中發現的微生物基因組，以識別廣泛的細菌科或屬——這種方法稱為宏基因組學。但北京清華大學的生物學家朱聽說，這是首次有調查深入到精確確定空氣中特定種類的微生物，這對於評估其致病潛力非常重要。朱聽是進行最新研究的團隊成員。“這證明了可以提取和鑑定物種水平的這些微生物，”朱聽說。“這增加了我們對每天吸入物質的理解。”
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霧過濾器
科學家們在連續 7 天內採集了 14 個空氣樣本，並過濾掉兩種型別的顆粒物：直徑小於 2.5 微米的顆粒物和直徑達 10 微米的顆粒物，分別稱為 PM2.5 和 PM10。在實驗的某些日子裡，北京的 PM2.5 水平超過了每立方米 500 微克——約為世界衛生組織指導限值的 20 倍。
科學家們從樣本中提取並測序了 DNA，並將結果與大型基因資料庫進行了比較。鑑定出的最豐富的物種是obscurus Geodermatophilus，一種常見的土壤細菌。但他們也發現了可能引起肺炎的肺炎鏈球菌；真菌過敏原煙麴黴；以及一系列通常在糞便中發現的其他細菌。在霧霾最嚴重的日子裡，來自這些物種的 DNA 比例增加了 2-4 倍，儘管樣本可能也包括來自死細胞的物質，“所以我們不知道它們是否仍然存活，”朱聽說。研究人員建議，臨床研究可以尋找呼吸道感染患者痰液中的相同微生物，以評估霧霾天是否會導致更多感染。
義大利米蘭-比科卡大學的微生物學家安德烈亞·弗蘭澤蒂說，北京空氣中微生物群落的構成與他的團隊在米蘭進行的一項類似的空氣細菌調查大致一致。“新的地方在於序列數量之多，”他說。這有助於快速查明可能對健康產生令人擔憂影響的細菌，從而使微生物學家能夠針對它們進行進一步研究。“越來越多的證據表明，細菌可能在空氣顆粒物對健康的影響中發揮重要作用，”弗蘭澤蒂說。
即便如此，“PM2.5 和 PM10 比任何微生物都更成問題，”科羅拉多大學博爾德分校的微生物學家諾曼·佩斯指出，他領導了一項基於測序的紐約地鐵空氣微生物調查。他認為，這項技術在醫院等更令人擔憂空氣傳播病原體的場所可能更具啟發性。
在過去的幾年裡，公眾壓力說服了中國政府解決該國日益嚴重的空氣汙染問題。但就目前而言，霧霾仍在持續。本月早些時候，北京的 PM2.5 水平升至每立方米 600 微克以上，促使官員建議兒童和老年人待在室內。在中國農曆新年慶祝活動前夜，中國氣象局呼籲限制燃放煙花爆竹，以避免不必要的空氣汙染。他們可能說得有道理：在一個相對晴朗的日子之後，北京的 PM2.5 濃度在當地時間凌晨 1 點左右飆升至每立方米 469 微克。