很多人都见过非洲动物大迁徙，数以百万计的动物奔驰在非洲大地上，蔚为壮观。但是，有一类迁徙，迁徙者的数量远胜于它们，更为壮观，我们却看不见。那就是微生物的大规模迁徙。微生物也会迁徙吗？虽然自己没有长途运动的能力，但它们机智地搭乘了各种“便车”——人、动物、污水和其它物质的流通，都是它们迁徙的途径。
近日，《科学》杂志刊登了中科院城市环境研究所朱永官研究员领衔的国际团队的论文，阐述了微生物通过人与动物、污水和其它物质的流通在全球范围的迁徙及其环境与生态效应。
微生物如何进行全球大迁徙？数十亿年来，微生物主要在空气和水的自然驱动下发生迁移。随着全球化进程的日益加快，人类正以前所未有的速度和规模改变着微生物的全球迁徙和分布。
人们通过废弃物排放、旅游、全球运输等方式将大量微生物带到新的环境，逐渐改变了原来微生物的动态变化。这种巨变以一种不可预估的方式改变着我们的生活环境。该论文指出，人类污水排放是造成微生物全球大迁徙的重要推手之一。地球上约有35.9万平方公里的耕地灌溉是依赖于城市污水，而80%的污水只经过了简单处理甚至没有处理，其中就含有高密度的微生物和可交换的基因，也含有大量化学污染物，包括金属、抗生素和消毒剂等。
这些微生物依附在水果和蔬菜上开始全球漫游。为了抵抗污染物的“威胁”，微生物不得不发生基因突变或基因横向转移，逐渐产生“抵抗力”主动地适应逐渐变化的环境。有些基因突变对生物体和人类是有害的。病原菌获得耐药基因是微生物突变对人类最重要的影响之一，将极大的增加细菌感染后治疗的难度。人和动物在世界范围内的空前流动也推动了微生物的迁徙和部分微生物的富集。
人和农业牲畜所含的微生物是野生陆地哺乳动物的35倍，因此肠道微生物主要是来自人类、牛、羊、猪和鸡等。自上世纪以来，这些特定的肠道微生物在环境中快速增加。每年高达12亿人次的国际旅游促进了肠道微生物的迁徙，耐药基因和细菌的洲际扩散也证明了这一现象。
物质的流动同样也促进了微生物的扩散。小到沙石土壤，大到万吨巨轮的压舱水，都可以带着微生物迁移。
人类活动加速了土、沙、石在自然环境的移动，每克土壤含有高达10亿个微生物，因此水土流失可导致大量细菌微生物的流动。全球贸易促进了海运的发展，数以万计的巨轮每天穿梭于国际港口，压舱水带着不同国家地区的微生物在全球范围内迁徙流动。据估计每年有1亿吨的压舱水排放到了美国港口。这种现象被研究团队称为微生物的一场没有国界的“全球大迁徙”。
这种大规模的微生物迁徙可能会潜移默化地影响人类的环境与健康，影响农业和生态系统的功能，比如可能会增加人类致病菌的扩散和威胁农业的可持续生产。
为什么要研究微生物大迁徙？也许有人会问，研究微生物大迁徙，有什么用呢？
由于人类活动改变了微生物在环境中的分布，造成了与微生物相关的生物地球化学循环也会受到影响，相关的研究将有助于精准预测未来生物地球化学循环的变化，未来需要不断推进环境基因组学和生物地球化学模型的融合，探究全球环境变化与功能微生物的时空分布。人类的活动导致污染物排放对微生物世界的改变已经到了大规模、大尺度的状态。
微生物对生态功能的重要作用是肉眼无法察觉的，但与看得到的宏观生物的影响是一样的，比如生物分布均质性增加，地方物种的灭绝以及生态系统不稳定性的增加等。未来需要特别重视监督和提高废水和动物粪便的有效处理，加强微生物的全球监控等。如果忽略微生物的作用，将会给人类带来灾难，必须引起高度重视。
面对巨变，科学家们正在积极行动，中科院城市环境研究所在有效处置生活污水、养殖废弃物等在环境中的扩散方面的研究，已经得到了实际应用。