科学家首次测序了罗马尼亚 Scărișoara 冰洞中5000年前的细菌基因组。该菌展现出极强的耐药性与抗菌潜力,为理解抗药性演化及开发新型酶制剂提供了关键线索。

在罗马尼亚的阿普塞尼山脉深处,隐藏着一个巨大的地下秘密。Scărișoara 冰洞拥有世界上最古老且庞大的地下冰块。最近,一项发表在 frontiersin.org 上的研究引起了科学界的关注。由罗马尼亚科学院的 Victoria Ioana Paun 和 Cristina Purcarea 领导的研究团队,从5000年前的冰芯中成功分离出了一种名为 Psychrobacter sp. SC65A.3 的细菌。

这不仅仅是一次普通的考古发现。测序结果显示,这种被冰封了5个千年的微生物,竟然拥有令人惊叹的现代生存技能。这种细菌属于极地嗜冷菌,它不仅能在4至15°C的低温下生长,还能在高浓度的盐水中存活。科学家将其定义为多重极端嗜性生物。

最让研究人员感到惊讶的是它的耐药性。虽然这种细菌在5000年前就被冻住了,远早于现代抗生素的发明,但它却展现出了多重耐药表型。实验发现,它能抵抗10种不同类别的抗生素,包括第三代头孢菌素、氟喹诺酮和氨基糖苷类。通过全基因组分析,科学家在它小小的身体里找到了100多个与抗药性相关的基因,其中甚至包括在临床上极其关键的 ampC 和 mcr-1 基因。

这一发现有力地支持了一个观点:抗药性并非现代医学产生的副产品,而是一个古老而自然的进化现象。在人类大规模使用青霉素之前,这些防御机制就已经在自然界的基因库中存在了数百万年。

然而,SC65A.3 并不只是一个危险的耐药源,它还是一个潜在的制药工厂。研究发现,这种远古细菌具有双面性:它在保护自己的同时,也在积极攻击竞争对手。测试显示,它能抑制14种 ESKAPE 组病原体,包括可怕的金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌。它的基因组里藏着合成杆菌肽和糖肽类抗菌化合物的指令。

除了医学价值,这种细菌在工业上也极具潜力。由于长期生活在极寒环境,它能分泌多种冷活性酶,比如脂肪酶。布加勒斯特大学等机构的研究表明,这些酶在低温下依然保持高效,对于食品加工、制药以及低温环境下的环境修复具有巨大的开发价值。

随着全球气候变暖,像 Scărișoara 冰洞这样的冰冻生境正面临消融风险。这些被封存数千年的远古基因组正逐渐被释放回现代环境中。了解这些古老耐药机制的演化,不仅能帮我们预警未来可能的公共卫生风险,也为寻找下一代新型抗生素指明了方向。

本文译自 Frontiers,由 BALI 编辑发布。