《Scientific Reports》：Evaluation of ecological consequences on the global distribution of Staphylococcus aureus Rosenbach 1884 due to climate change, using Maxent modeling
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为探究气候变化对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）全球分布的影响，研究人员利用 GIS 和 Maxent 模型开展相关研究。结果显示，气候变化将显著影响其分布，2050 年和 2070 年部分地区栖息地适宜性可能增加。该研究为公共卫生措施提供参考1 12
在人类健康领域，金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，简称 S. aureus）是个不容小觑的 “麻烦制造者”。它是引发多种人类感染性疾病的 “元凶”，像常见的皮肤和软组织感染、肺炎、菌血症以及心内膜炎等，都与它脱不了干系。据统计，约 30% 的人群皮肤和鼻腔中携带这种细菌，而当人体免疫系统功能减弱时，它就会 “原形毕露”，引发各种病症。更为严峻的是，金黄色葡萄球菌的耐药问题日益严重，其中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等耐药菌株的出现，给临床治疗带来了极大挑战，专家甚至预测到 2050 年，它可能导致 1000 万人死亡。
与此同时，全球气候变化的大趋势也在悄然改变着微生物的生存环境。已有研究表明，气候变化会影响微生物的分布和数量，但具体到金黄色葡萄球菌，其受到的影响还不明确。为了解开这一谜团，来自沙特阿拉伯国王哈立德大学（King Khalid University）生物系以及埃及十月现代科学艺术大学（October University for Modern Sciences & Arts，MSA University）生物技术学院的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们认识金黄色葡萄球菌在气候变化背景下的传播规律，以及制定相应的公共卫生策略提供了重要依据。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，他们从全球生物多样性信息设施数据库（Global Biodiversity Information Facility database，GBIF）获取了金黄色葡萄球菌的分布记录，并经过一系列数据处理，如去除无经纬度数据、重复记录，进行空间稀疏化处理等，得到有效数据。环境数据则来源于 WorldClim 数据库，涵盖 19 个生物气候变量，经过筛选、格式转换和相关性分析等处理，最终确定 5 个关键变量用于后续分析。研究利用 MaxEnt 软件进行建模，将数据分为 75% 训练集和 25% 测试集，设置迭代次数为 500，背景点数为 10000，并通过 10 折交叉验证提高模型性能。同时，使用 ArcGIS 软件对栖息地适宜性进行分类，运用 Diva - GIS 软件进行二维生态位分析13 14 15
下面来看具体的研究结果：
模型评估与环境变量贡献 ：研究中使用的 MaxEnt 模型表现出色，曲线下面积（AUC）值达到 0.91，总季节得分（TSS）为 0.71，这表明模型能精准捕捉物种与环境的相互作用。通过刀切法（Jackknife test）分析发现，年平均温度（bio1）对金黄色葡萄球菌栖息地适宜性影响最大，贡献率达 58.6%，其次是最干旱季度降水量（bio17）、最暖季度平均温度（bio11）、最冷月最低温度（bio6）和最干旱月降水量（bio14）。响应曲线显示，金黄色葡萄球菌的适宜温度范围约在 10°C 和 30°C 左右，这与年平均温度是关键影响因素相呼应2 3 4 当前分布情况 ：基于气候学 MaxEnt 模型构建的当前分布模型显示，全球范围内，亚马逊盆地中部、非洲中部和中亚部分地区，金黄色葡萄球菌传播潜力有限；北美、欧洲和东亚的大部分地区适宜性中等；美国东部、西欧、中东和东南亚部分地区适宜性较高；美国南部、英国和中东部分地区适宜性极高。这说明金黄色葡萄球菌在全球分布广泛，但各地适应性差异明显5 6 未来分布预测 ：在不同气候变化情景下，2050 年和 2070 年的预测模型展示出不同的变化趋势。在 RCP 2.6 情景下，到 2050 年，北美、欧洲和亚洲部分地区适宜性有所增加，但全球分布格局总体与当前相似；到 2070 年，全球适宜地点数量持续增加，北美和欧洲表现突出。而在 RCP 8.5 情景下，2050 年，北美、欧洲和亚洲大片区域适宜性显著提高，美国南部和中东部分地区适应性增强；2070 年，全球适应性大幅上升，北美、欧洲、亚洲和非洲部分地区都呈现出高、极高适宜性。校准图还展示了适宜性增加（“Gain”）和减少（“Loss”）的区域，为了解气候变化对其分布的影响提供了更直观的视角7 8 9 二维生态位分析 ：通过二维生态位分析发现，金黄色葡萄球菌对年平均温度耐受性强，范围从约 - 2°C 到超过 30°C，在不同降水条件下都能生存，这表明其生态适应性广泛，能在多种生态系统中繁衍，这也是其全球广泛分布的重要原因10 11
综合研究结论和讨论部分来看，该研究明确了气候变化对金黄色葡萄球菌全球分布和频率的潜在影响。在未来，无论是在 RCP 2.6 的较低排放情景，还是 RCP 8.5 的较高排放情景下，适宜金黄色葡萄球菌生存的栖息地都可能扩大，尤其是在高纬度地区，如北美北部、欧洲北部和亚洲北部。这一变化可能会导致这些地区感染发病率上升，给公共卫生带来更大压力，因为其栖息地的扩张会促进包括 MRSA 在内的敏感和耐药菌株的传播。
不过，该研究也存在一定局限性，后续研究需要考虑社会经济和行为特征，以更全面地理解气候变化、环境因素与金黄色葡萄球菌流行病学之间的复杂关系。但不可否认的是，这项研究为公共卫生领域提供了重要参考，有助于制定针对性策略，如改进监测和预警系统，及时发现感染风险较高的区域，以便采取防控措施；加强抗菌药物管理计划，合理使用抗菌药物，减缓耐药菌株的传播。同时，也为后续进一步研究气候变化与微生物生态学、公共卫生之间的关系指明了方向，推动科学界在这一领域不断探索，更好地应对气候变化背景下的传染病挑战。
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