远古抗性——冰河时代的细菌可能抵抗抗生素

抗生素耐药性通常被视为一种现代现象——细菌为了抵抗现代医学的挑战而产生的一种能力。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


抗生素耐药性通常被视为一种现代现象——细菌为了抵抗现代医学的挑战而产生的一种能力。 之前的细菌通常更容易受到抗生素的影响,这一事实为此提供了佐证。 这就是为什么我发现最近的研究(参考文献如下)揭示了来自 30,000 年前永久冻土沉积物中的细菌,并发现了提供对抗医院中最常见的三种抗生素类型的耐药性基因的证据,这非常有趣:β-内酰胺四环素糖肽类抗生素。

正如每位微生物学家都知道的那样,让细菌保持不变状态的一个好方法是冷冻它们。 在加拿大育空地区的道森市等地区的地表下挖掘,揭示了自冰河时代以来一直处于冰冻状态的层,其中除了猛犸象和剑齿虎之外,还包含冷冻且未受污染的细菌样本。

研究人员专注于放线菌; 一种土壤细菌,其许多菌株在现代仍然存在。 作为一种土壤细菌,现代放线菌携带了全套抗生素和抗真菌剂,以便在残酷的土壤微生物世界中保护自己。 研究人员希望了解这种古老的细菌会产生什么样的抗生素物质。


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为了做到这一点,他们进行了一系列 PCR 反应。 这些反应通过扩增任何四环素、万古霉素和 β-内酰胺耐药性序列来工作。 令研究人员惊讶的是,所有这些基因都存在于古代细菌中。 更重要的是,万古霉素耐药基因(首次在 20 世纪 80 年代后期的细菌中发现!)与现代基因非常相似。

为什么会存在耐药性? 在 NHS(英国国家医疗服务体系)成立前三万年左右,将使金黄色葡萄球菌变得更加不可战胜的基因就在永久冻土中游荡。 这篇论文并没有真正深入探讨这个问题,但我认为一个很好的答案是,虽然人类可能没有使用抗生素,但其他细菌肯定在使用。 许多抗生素首先是从土壤细菌中提取的,土壤细菌使用它们来保护自己的生存空间并保护自己免受捕食性细菌或真菌的侵害。

我怀疑在永久冻土时代,抗生素几乎完全存在于土壤细菌中。 对于任何不在这种环境中的细菌来说,抗生素只不过是基因组上不必要的负担。 然而,如今,通过强烈选择任何携带耐药性的细菌,人类帮助这些基因从土壤细菌中传播出来,并进入更具致病性的菌株。

细菌已经用抗生素互相斗争了数百万年。 我们只是最近才开始窃取它们的武器。

D’Costa VM, King CE, Kalan L, Morar M, Sung WW, Schwarz C, Froese D, Zazula G, Calmels F, Debruyne R, Golding GB, Poinar HN, & Wright GD (2011). 抗生素耐药性是古老的. 自然 PMID: 21881561

About S.E. Gould

A biochemist with a love of microbiology, the Lab Rat enjoys exploring, reading about and writing about bacteria. Having finally managed to tear herself away from university, she now works for a small company in Cambridge where she turns data into manageable words and awesome graphs.

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