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土壤细菌是耐药基因重要储藏室

核心提示:来自美国土壤的无害细菌携带着与世界各地许多病原体微生物相同的抗生素耐药基因,这表明我们土壤中的细菌与那些用疾病破坏我们身体的病原菌之间正在进行一场秘密的武器交易。长期以来,人们一直怀疑存在这样的交易,来自华盛顿大学医学院的Gautam Dantas现在找到了最明确的证据。“这些基因是100%完全相同的,”他说。

  【中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2012年9月3日讯  来自美国土壤的无害细菌携带着与世界各地许多病原体微生物相同的抗生素耐药基因,这表明我们土壤中的细菌与那些用疾病破坏我们身体的病原菌之间正在进行一场秘密的武器交易。长期以来,人们一直怀疑存在这样的交易,来自华盛顿大学医学院的Gautam Dantas现在找到了最明确的证据。“这些基因是100%完全相同的,”他说。

  土壤和临床细菌相同的耐药基因暗示着危险的遗传武器交易正在加重抗生素耐药性危机

  该研究发布在8月30日的《科学》(Science)杂志上,证实土壤细菌是耐药基因的一个重要储藏室,充当了致病微生物可以利用的盾牌和盔甲的一个古老的储备库。这有可能导致了近期多药耐药微生物的增长。

  “耐药在环境和临床之间移动成为了一个确定性的而非假定的威胁,”马克马斯特大学微生物学家Gerry Wright(未参与该研究)说。

  Dantas和Wright都曾经证实土壤细菌负载了抗生素耐药基因,与导致临床耐药的非常相似。当时认为利用抗生素来饲养牲畜或控制植物细菌为土壤微生物间的耐药性提供了强大的进化压力。赋予耐药性的基因找到了途径进入到感染人类的微生物中。

  但一直以来从土壤转移到到临床的证据相当稀少。毕竟Wright证实这些耐药储存库如果不是数百万年,也已有数千年的历史。直到现在,科学家们都只记录了具有相同耐药基因的自由生活的细菌到临床病原体的两个例子。

  Dantas现在发现了更多的具有耐药基因的土壤细菌与临床上分离的菌株碱基对与碱基对相匹配。与实验室成员Kevin Forsberg和Alejandro Reyes一起,他们从来自全美国11个地点土壤的95个培养物中分离出抗生素耐药细菌。

  随后他们从耐药微生物中抽提出DNA片段,检测了它们在常见肠道细菌大肠杆菌中给予抗生素耐药性的能力。以这种方式,研究人员发现了110种耐药基因,其中大约一半对科学界来说是全新的。

  其中的7种基因与从前来自各大洲临床样本的病原体中找到的完全相同,包括常见的条件致病菌如铜绿假单胞菌和鼠疫耶尔森氏杆菌。这些基因使得细菌能够耐受五类不同的抗生素,或是通过躲避药物,泵出药物,改变它们或是完全破坏它们。

  这些结果清楚地表明土壤细菌正在与它们的临床相似物进行基因交易。“它强有力地证实了我们在过去4-5年看到的暗示性的数据,”英国纽卡斯尔大学微生物学家(未参与该研究)David Graham说。

  这些转移有可能发生在近期。五个共享基因两侧具有在土壤样本和临床样本间相匹配的大量DNA片段。由于细菌累积突变非常地迅速,这样完美的相似性表明这些序列是新近的交易,还没有有太多的时间产生分歧。

  细菌还可一次交换多种基因。Dantas发现的7个基因有一些定位在大DNA簇上,两侧的序列使其更易于在微生物种群间移动。这意味着一种灵敏的细菌可一举获得耐受多种不同抗生素的能力。

  Dantas谨慎指出尽管他的研究“表明基因流动正在发生,”它并没有指明“它发生的方向”。人类病原体可以自己的方式进入到环境中与土壤细菌共享它们的基因,或相反地,土壤微生物可能不知何故最终进入了患者体内。“在我心中最有可能的情况是耐药基因正以两个方向移动,”Dantas说。

  一条可能的基因共享路线是在我们肠道中发挥作用的有益菌,它们有可能充当了耐药基因的信差,将我们与受污染的食物一起摄取的土壤细菌中的耐药基因传递给了同时间感染我们的病原体。事实上,Dantas鉴别的其中一个基因也被发现存在于人类肠道细菌中。

  “目前从如土壤这样的位点到是你生病的肠道生物体上没有一条得到证实的途径,”Graham说。

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实习编辑:Cassie

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