《Journal of Advanced Research》于2024年57期发表了一项由Abrar Muhammad、Nan Zhang、Jintao He、Xiaoqiang Shen、Xinyue Zhu、Jian Xiao、Zhaoyi Qian和Chao Sun共同进行的研究，研究题目为“Multiomics Analysis Reveals the Molecular Basis for Increased Body Weight in Silkworms (Bombyx mori) Exposed to Environmental Concentrations of Polystyrene Micro- and Nanoplastics”。这一研究由浙江大学的生物技术与农业科学学院主导，旨在通过多组学分析探究蚕在暴露于环境浓度的苯乙烯微纳米塑料时造成体重增加的分子基础。
在人类社会中，塑料生产与消费已广泛分布在各个领域，包括汽车、纺织、医疗、食品、农业和建筑等行业。但由于其管理和处理不当，塑料污染问题日益严重，并对生物多样性构成威胁。近年来，微塑料（毫米）和纳米塑料（<100纳米）引发了广泛关注，特别是它们对生态系统和生物健康的潜在影响。因此，研究其对陆地生物特别是昆虫的影响显得尤为重要。
当前研究的主要目标是探讨不同尺寸的乙苯微纳米塑料（PS-MNPs）在环境真实浓度下对昆虫模型生物蚕的长期影响。研究利用综合的生理学（生长和存活率）和多重组学方法（代谢组学、16S rRNA和转录组学）来实现这一区域的突破。
研究选取蚕(Bombyx mori)作为模型生物，将其暴露于苯乙烯微纳米塑料中，从幼虫的第二龄期到最后一龄期，PS-MNPs的浓度设置在0.25到1.0 µg/mL范围内。研究设计了生理、代谢物、肠道菌群和转录组学多个分析程序。
实验材料和模型生物
三种尺寸的苯乙烯微纳米塑料分别为小粒径（PS-S，91.92纳米）、中粒径（PS-M，5.69微米）和大粒径（PS-L，9.77微米）。研究在控制组和实验组中分别进行检测。
多组学分析
使用未针对目标的代谢组学方法对蚕肠道进行代谢谱分析，应用16S rRNA高通量测序方法研究肠道微生物群的结构和组成变化，同时利用转录组学分析蚕在基因表达上的变化。
数据分析
各实验结果以方差分析和Tukey’s事后检验进行比较，分析统计显著性设为p < 0.05。
对蚕生长和存活率的影响
在各种苯乙烯微纳米塑料浓度下，蚕的体重显著增加，而存活率未受到不良影响。这表明，环境真实浓度的PS-MNPs对蚕的存活不构成威胁，但可能影响其代谢功能，使资源更多地用于生长。
代谢组学分析结果
曝露于PS-MNPs的蚕体内代谢物产生显著变化，包括氨基酸、糖类、脂类、核苷酸等多种代谢物的浓度增加。这些变化促进了能量代谢和体重增加。
肠道微生物群变化
多样性分析显示，PS-MNPs暴露组的肠道微生物群结构和功能预测与代谢变化一致，且不同粒径的微塑料对微生物群落的影响存在显著差异，PS-S粒径影响最为显著。
转录组学分析
PS-MNPs暴露改变了多种基因的表达，特别是与基本代谢和生物合成过程相关的基因。这些转录途径的改变可能关联到能量储备增加，从而促进蚕体重增加。
该研究揭示了环境浓度下PS-MNPs对蚕生长的刺激作用，并未对存活构成威胁，而是在分子水平上通过改变代谢途径、能量代谢和微生物群功能，导致能量储备增加和体重增加。PS-MNPs刺激能量代谢和体重增加可能对其他特征（如免疫和疾病抵抗）产生权衡效应。遗憾的是，肠道微生物群与宿主代谢功能之间的相互作用机制尚不明确，需进一步研究。
此类研究为理解PS-MNPs在更大范围生物体中的影响提供了重要见解，同时对于开发降低微纳米塑料污染影响的策略具有重要的现实意义。