家庭管道系统中可能充满了一般无害的微生物生命，但科学家们还没有机会全面记录人们家中细菌群落的情况。《安全饮用水法》要求公共供水公司进行监测，但这些样本是在各个家庭的财产线外采集的。一旦进入家庭内部，微生物群落可能会以一般不被监测甚至不被理解的方式发生变化和进化。
方琼玲（Fangqiong Ling）是华盛顿大学圣路易斯分校麦凯尔维工程学院能源、环境和化学工程系的助理教授，她正与学校水质研究团队的同事和学生合作，致力于改变这一现状。
12月10日发表在《自然·水》杂志上的论文中，方琼玲及其同事分享了从圣路易斯大都会区八户家庭的浴室水龙头采样的结果。他们连续七天采样，以观察不同细菌种群的流动和变化。研究发现，尽管各户家庭在主要细菌类别的物种水平上大致相同，但每户之间的差异很大。
“每栋房子都有其独特的签名，与其他房子不同。”方琼玲说。
所有公共自来水都经过严格的处理和消毒，因此他们检测到的微生物细胞数量非常少——这也是监测的一个挑战。但幸存下来的微生物非常顽强。研究人员预计会在自来水微生物组中发现抗生素抗性基因，事实也确实如此。
使用相同的常用消毒剂意味着一组可识别的微生物可能会获得对该消毒剂的抗性。研究人员在各户家庭中发现了这种“抗性组”的模式。但为什么在物种层面会有如此巨大的差异？
计算机建模表明，微生物最初通过确定性和随机过程建立其群落，这意味着随机事件可能导致每户家庭在物种层面的巨大差异。对于家庭用水，这些过程可能涉及微生物到达家庭的时间、生长动态以及尚未理解的各种因素。
这项研究旨在能够监测、预测和预防在家庭中传播疾病的病原体和细菌的爆发。这种监测正在大型建筑和机构如医院中开发，但在个人家庭中却很少见。
“家庭仍然是我们与水互动的主要场所，所以我们想研究家庭。”方琼玲说。
虽然研究人员在家庭中发现了少量的致病菌或细菌，但这并不一定意味着家庭用水不安全——但公共卫生监管者应更加密切地关注这一点。
方琼玲的博士生张琳（Lin Zhang）是《自然·水》论文的第一作者，她已经建立了一个众包采样方式，招募高中生担任“社区科学家”。这些学生从圣路易斯大都会区的约100户家庭收集了样本，张琳正在分析这些数据作为她的最终博士学位项目。
虽然与管道相关的细菌通常无害，但它们携带的抗性基因在个体接受抗生素治疗时可以转移到病原体。由于人们经常通过淋浴和用水等活动接触这些细菌，因此更好地了解管道系统中的微生物组和“抗性组”及其与人类的相互作用具有重要意义。
与此同时，张琳感到满意的是，她能够进行对当地有益的研究并与学生合作。
“我喜欢我们能够让高中生一窥真实世界的研究和科学方法。”她说，“希望这能激励他们未来从事环境工程。”
今年秋天，环境保护署出台了一项规定，要求所有提供水的城市在十年内更换铅管。随着基础设施的更换，也可能有机会改善监测，不仅限于金属，还包括微塑料和微生物组的缓解措施。
这一切都在丹·吉亚玛（Dan Giammar）的计划之中，他是环境工程学的沃尔特·E·布朗教授，负责多个项目以在未来几年监测和改善饮用水源。
“从处理厂到客户水龙头之间饮用水质量的变化一直难以监测。”吉亚玛说，“这项创新工作提供了新的见解，揭示了微生物如何生长以及前提管道中存在的微生物种类。”
随着方琼玲和张琳深入研究家庭管道的更好测试方法，更多的问题可能会出现，因为当涉及到微生物生活时，一切都不像表面看起来那么简单。
“我们采样的房屋越多，看到的多样性就越大。”方琼玲说。
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