遠古抗性——冰河時代的細菌可能抵抗抗生素

抗生素耐藥性通常被視為一種現代現象——細菌為了抵抗現代醫學的挑戰而產生的一種能力。

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抗生素耐藥性通常被視為一種現代現象——細菌為了抵抗現代醫學的挑戰而產生的一種能力。 之前的細菌通常更容易受到抗生素的影響,這一事實為此提供了佐證。 這就是為什麼我發現最近的研究(參考文獻如下)揭示了來自 30,000 年前永久凍土沉積物中的細菌,並發現了提供對抗醫院中最常見的三種抗生素型別的耐藥性基因的證據,這非常有趣:β-內醯胺四環素糖肽類抗生素。

正如每位微生物學家都知道的那樣,讓細菌保持不變狀態的一個好方法是冷凍它們。 在加拿大育空地區的道森市等地區的地表下挖掘,揭示了自冰河時代以來一直處於冰凍狀態的層,其中除了猛獁象和劍齒虎之外,還包含冷凍且未受汙染的細菌樣本。

研究人員專注於放線菌; 一種土壤細菌,其許多菌株在現代仍然存在。 作為一種土壤細菌,現代放線菌攜帶了全套抗生素和抗真菌劑,以便在殘酷的土壤微生物世界中保護自己。 研究人員希望瞭解這種古老的細菌會產生什麼樣的抗生素物質。


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為了做到這一點,他們進行了一系列 PCR 反應。 這些反應透過擴增任何四環素、萬古黴素和 β-內醯胺耐藥性序列來工作。 令研究人員驚訝的是,所有這些基因都存在於古代細菌中。 更重要的是,萬古黴素耐藥基因(首次在 20 世紀 80 年代後期的細菌中發現!)與現代基因非常相似。

為什麼會存在耐藥性? 在 NHS(英國國家醫療服務體系)成立前三萬年左右,將使金黃色葡萄球菌變得更加不可戰勝的基因就在永久凍土中游蕩。 這篇論文並沒有真正深入探討這個問題,但我認為一個很好的答案是,雖然人類可能沒有使用抗生素,但其他細菌肯定在使用。 許多抗生素首先是從土壤細菌中提取的,土壤細菌使用它們來保護自己的生存空間並保護自己免受捕食性細菌或真菌的侵害。

我懷疑在永久凍土時代,抗生素幾乎完全存在於土壤細菌中。 對於任何不在這種環境中的細菌來說,抗生素只不過是基因組上不必要的負擔。 然而,如今,透過強烈選擇任何攜帶耐藥性的細菌,人類幫助這些基因從土壤細菌中傳播出來,並進入更具致病性的菌株。

細菌已經用抗生素互相鬥爭了數百萬年。 我們只是最近才開始竊取它們的武器。

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). 抗生素耐藥性是古老的. 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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