走进科学：土壤可能是抗药性细菌的来源

一小铲子土壤里蕴藏着丰富的微生物，也就存在一个很大的有助于细菌在恶劣环境生存的基因库。最新研究发现：这里面的部分基因能让致病菌获得对抗生素的免疫性。这个发现意味着无害的土壤细菌很有可能就是我们在医院看到的抵抗抗生素作用的细菌源。

耶鲁大学的生物学家 Jo Handelsman 没有参与该研究，但他说：“土壤生物学家以前就有预言说土壤很可能就是抗药细菌的承载容器，但是到目前为止并没有足够的证据来证明。”

数百万年来，生活在土壤里的细菌一直曝露在天然的抗生素（由其他竞争性微生物产生的化合物）下，体内的抗药机制也就在进化中建立起来。许多这种天然的抗生素还是市场上销售的抗生素的主要成分。众所周知，细菌会在彼此接触时发生基因交换，所以研究人员推测：找到存在于土壤的抗性基因，我们就可能找到微生物致使人体和动物患病的机制，像发现大肠杆菌和葡萄球菌作用机制那样。

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但是要想在一个土壤样品里找到某个特定的基因是非常困难的，因为土壤里面的基因实在太多了，而且大部分是不同于人体病原体基因的。现在，通过结合新一代高通量的基因测序方法和经典的细菌培养方式，圣路易斯华盛顿大学医学院的生物学专家Gautam Dantas对取自美国各地的11种土壤样品进行了研究。在原核生物是最可能和人体病原体交换基因的假设下，该团队开始时将土壤和其中变形细菌的基因分离开来。而后，他们将基因植入人体细胞，并查看是否有能在含12种抗生素中任意一种的环境中生长。然后，他们准确地确定了能在抗生素条件下存活的252种基因，并进一步分析它们的基因序列，对比它们和取自人体病原体基因的区别。该团队最后发现：110个基因和已知的抵抗抗生素的基因具有明显的相似性，而且其中的18个基因和人体病原体的基因完全相同。

该团队在《科学上》报告说：基因具有相同的序列说明某一时刻土壤细菌和人体病原体间进行了基因交换。但是尽管基因很有可能是从土壤转移到人体病原体上，该团队并不能排除其他方式的存在。Dantas说：“很难确定到底基因是从谁转移到谁，我们的研究并不能说明它的转移方向。”他还说：“未来的实验很可能研究它们的具体转移方式，并有效的阻止这一过程。”

Dantas 说：“进一步的分析表明抵抗抗生素的基因常集中在微生物DNA内形成小团体，每个团体有超过5个类似基因。这些基因会作为一个移动因子存在于DNA序列的尾部，从而在基因组间有更大的的整体迁移性。”Handelsman 说：“我觉得这是一个很好的研究，他们报导的高程度的相似性是非常值得注意的，让人好奇的是那么多具抵抗性的基因竟没有表现出与已知抗性基因的共性。另外，若能找到这些抗药性基因的作用机制，我们就能找到新的抗生素作用方式。”她还说：“未来有关揭露这些基因功能作用部分的研究肯定会很有意思。”本文译自 sciencemag，由 老人爱怡 编辑发布。