2022年9月，環(huán)境領(lǐng)域國際頂級期刊Environmental Science & Technology在線發(fā)表了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院和單細(xì)胞組學(xué)與疾病研究中心王慧教授和巴乾研究員團(tuán)隊題為“?Mutagenic Characteristics of Six Heavy Metals in Escherichia coli: The Commonality and Specificity”的論文,。研究使用細(xì)菌模型開展突變累積實驗，利用全基因組測序技術(shù)全面解析了六種不同重金屬低劑量長期持續(xù)暴露所致的特定遺傳變異和適應(yīng)性突變特征圖譜,，以上結(jié)果增加了對重金屬暴露致突變毒性的認(rèn)知,，為評估其環(huán)境毒性危害和制定相關(guān)政策提供了重要支撐。
重金屬污染及其健康危害是日益受到關(guān)注的重大問題,，重金屬的長期暴露既會誘發(fā)環(huán)境微生物基因突變,，也會引起生物體多樣化和適應(yīng)性變化，這些因素長期持續(xù)存在會共同造成環(huán)境微生物的遺產(chǎn)改變,。為了揭示重金屬環(huán)境暴露對基因組的信息,，巴乾、周婧琪等研究人員對大腸桿菌進(jìn)行了長期突變累積實驗,，分析了六種重金屬（砷,、鎘,、鉻、銅,、鎳,、鉛）持續(xù)暴露1650代的36個種群的基因組，并在基因組水平上推導(dǎo)重金屬特異性進(jìn)化模式,。發(fā)現(xiàn)重金屬以平均每代每核苷酸3.459×10-9的平均速率誘導(dǎo)基因突變,。盡管每種重金屬都顯示出特定的突變模式，突變基因在同一金屬暴露條件下的平均相似性為54.4%,，而在不同金屬暴露之間僅為38.8%,。功能方面，突變基因主要與基本的細(xì)胞生理過程如新陳代謝,、運動和運輸?shù)扔嘘P(guān),。
該研究還比較了重金屬的突變特征與人類癌癥突變圖譜特征之間的相似性，揭示了重金屬暴露與特定癌癥類型顯著相關(guān)的突變模式以及共性,。雖然不同重金屬的突變特征和突變位點具有高度特異性,，但在突變基因以及基因功能方面卻具有一定保守性，提示這些基因可能在適應(yīng)重金屬的趨同過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,，并且基因和功能層面的特異性和相似性可能反映了不同重金屬暴露過程中的共進(jìn)化事件,。由于跨譜系遺傳變化可以追溯預(yù)測既往的環(huán)境影響，該研究結(jié)果有助于評估環(huán)境中重金屬暴露所致的基因組突變負(fù)荷并開發(fā)潛在的防治策略,，為控制重金屬污染的健康風(fēng)險和保障公共安全提供重要依據(jù),。
該項工作獲得國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等項目資助，并得到單細(xì)胞組學(xué)與疾病研究中心平臺的支持,。
