作者：Naomi Lubick
在印度海得拉巴附近的帕坦切魯的一家廢水處理廠下游的細菌中發現了高水平的抗生素耐藥性。
兩年前，瑞典哥德堡大學的Joakim Larsson和他的同事報告說，該處理廠排放的汙水中的藥物濃度有時相當於治療使用的高劑量。他們確定，到達該工廠的含抗生素的水來自海得拉巴附近該地區的90家大宗藥品製造商。研究人員想知道暴露於這些藥物的環境中的細菌可能會發生什麼。
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意外的耐藥性
細菌可以在移動的“盒式磁帶”中交換成束的耐藥基因，例如，這些基因攜帶在稱為質粒的小型DNA環上，質粒可以獨立於細菌染色體進行復制。為了找到這些DNA片段，Larsson和他的同事使用了一種稱為“鳥槍法宏基因組學”的DNA測序方法，來分析他們早期研究中收集的汙水、河水和河底沉積物中存在的所有DNA。博士後研究員Erik Kristiansson開發了一種生物資訊學方法來解析資訊，並搜尋已知抗生素耐藥基因的證據。
研究人員在《PLoS ONE》雜誌上報告說，在工廠下游的三個地點，耐藥基因幾乎佔那裡採集的DNA樣本的2%。丹麥技術大學的微生物學家Dave Ussery說，因為大約5000個基因的典型基因組中只需要一到兩個基因來保護細菌，所以這是一個很大的遺傳耐藥性，他沒有參與這項工作。
研究人員發現了針對多種抗生素的耐藥基因，但與存在的抗生素的關係並不直接。例如，發現最常見的耐藥基因是一類稱為磺胺類藥物的抗生素，但研究人員沒有發現這些藥物本身的證據。他們假設這可能是一個案例，其中對一組藥物的耐藥性可能提供對其他藥物的耐藥性。
儘管檢測到高濃度的氟喹諾酮類藥物，這是一種化學類別，包括強效抗生素環丙沙星，但研究小組發現，下游對這些藥物的耐藥性證據少於工廠上游。研究人員認為，下游汙水中的氟喹諾酮類藥物濃度非常高，以至於它們甚至壓倒了耐藥細菌。
紐卡斯爾大學的David Graham評論說，在如此多的活性藥物成分暴露中發現耐藥性“並不令人驚訝”，他曾在古巴研究過暴露於較低水平醫療廢物的地點。“但在某種程度上，這有點像燒杯實驗，”他說，測試最壞的情況，但這只是“在一個自然系統中。這就是它的用處所在。”
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瑞典烏普薩拉大學的傳染病專家Björn Olsen說，抗生素耐藥基因的傳播很複雜。Olsen說，像帕坦切魯這樣的耐藥性熱點地區最終可能會像火山爆發一樣： “雲層會降落在其他地方，而不僅僅是在汙水處理廠周圍”。他的團隊最近記錄了遷徙到北極的鳥類糞便中的多重耐藥性大腸桿菌。
美國地質調查局（USGS）在密歇根州蘭辛的微生物學家Sheridan Haack警告說，河流及其沉積物中高濃度的抗生素實際上可能不是驅動遺傳耐藥性的因素。來自人類糞便的細菌中已經存在的耐藥基因，或工廠處理階段用於分解汙泥的細菌產生的耐藥基因，可能會隨著汙水一起被衝入河流。
無論原因如何，Haack說，Larsson及其團隊發現的高耐藥性率很有趣，而且該團隊似乎是第一個將這種宏基因組學方法與生物資訊學相結合應用於環境樣本的團隊。她說，Larsson的團隊現在應該使用更傳統的、針對耐藥基因和攜帶這些基因的倖存細菌物種的特定搜尋。
Ussery警告說，即使發現的細菌對該地區的人類或其他動物沒有危險，它們也可能將其耐藥基因轉移給有危險的細菌。Ussery說，“他們需要知道誰在那裡”，以確定哪些物種正在存活，哪些是遺傳耐藥性的來源。