抗生素抗性已被认为是一个全球性的健康威胁。获得抗生素抗性通常伴随着适应成本[1]。为了克服这一负担，细菌采用了各种适应策略，包括补偿性进化[2]、[3]。在废水处理厂（WWTPs）中，由于存在多重选择压力，抗生素抗性细菌（ARB）可以在没有适应成本或不需要补偿性进化的情况下繁殖。抗生素抗性基因（ARGs）的持续存在归因于生态相互作用、水平基因转移（HGT）以及废水中的化学物质共同选择。这意味着仅依靠严格的抗生素使用监测不足以减轻抗生素抗性，因为一旦ARB已经进化，它们可以稳定存在而无需额外成本。越来越多的人认为，深入理解ARGs在复杂环境中的持续存在机制至关重要。这不仅有助于我们基本理解抗性进化，还有助于开发去除ARGs和ARB的生物技术。
在过去几十年中，多重耐药（MDR）细菌的出现和传播，使其成为“超级细菌”，从而加速了抗生素抗性危机[4]。典型的MDR细菌，包括鲍曼不动杆菌和肠杆菌目细菌，已在WWTPs中被广泛检测到[5]、[6]、[7]。携带多重耐药基因的质粒也通过可培养方法和宏基因组学[8]、[9]、[10]、[11]、[12]在WWTPs中被鉴定出来。MDR细菌的持续检测并非偶然，而是表明它们在外部压力下具有生态适应性，这可能帮助细菌获得选择优势。例如，外排泵是一种常见的抗性机制，不仅可以赋予细菌对抗生素的抗性，还可以帮助将各种分子（金属、毒素等）泵出细胞[13]，从而促进其携带者的适应性。频繁的基因交换也可能有助于积累多重耐药性[12]、[14]。因此，评估MDR细菌在WWTPs中的生态作用尤为重要。在制药WWTPs中，废水中的残留药物成分对处理单元内的细菌群落构成了持续的选择压力[15]、[16]。据推测，MDR细菌可能是制药WWTPs中核心细菌群落的重要组成部分，因为这些MDR细菌可以在不增加额外成本的情况下获得适应性。然而，上述大多数研究主要集中在耐药组的分布和多样性上，忽视了这些MDR细菌的生态作用及其对抗生素抗性持续存在的贡献。
因此，本研究旨在解决以下两个问题：（1）制药WWTPs中核心细菌群落与MDR细菌之间的关联；（2）MDR细菌对废水处理单元中ARGs持续存在的贡献。通过分析从公共数据库获取的WWTPs样本的细菌群落集合，识别出了核心细菌群落和潜在的MDR细菌。鉴于ARGs的风险评估对于抗生素抗性的监测至关重要，因此评估了全规模制药WWTPs中ARGs的出现及其健康风险。然后将这一核心细菌群落与从宏基因组组装基因组（MAGs）中分类出的潜在ARGs宿主进行比较，以探索它们的进化相关性。最后，确定了MDR细菌、ARGs和移动遗传元件（MGEs）之间的相关性，以阐明它们对ARGs持续存在的贡献。总体而言，这项工作不仅提供了全规模制药WWTPs中ARGs的全面视角，还揭示了MDR细菌在制药WWTPs中的生态功能。
