死亡無(wú)法阻止土壤中抗生素耐藥性的傳播

譯者按：你知道嗎？細(xì)菌的死亡，并不等同于細(xì)菌所承載的DNA死亡！細(xì)菌死亡后，它像僵尸電影中的僵尸，依然在土壤中刷存在感。而它所承載的DNA仍可在土壤中游移和傳播。死亡的細(xì)菌并不能阻止土壤中抗生素耐藥性的傳播。原因在于，細(xì)菌的死亡溫度與DNA的死亡溫度并不相同。這對(duì)于農(nóng)業(yè)發(fā)展具有相當(dāng)重要的指導(dǎo)意義。中國(guó)生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會(huì)（簡(jiǎn)稱中國(guó)綠發(fā)會(huì)、綠會(huì)）長(zhǎng)期致力于生物多樣性保護(hù)與推動(dòng)經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展，非常關(guān)注濫用抗生素對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生的影響。在國(guó)內(nèi)開(kāi)啟“無(wú)抗”綠色發(fā)展新時(shí)期之際，加入了全國(guó)無(wú)抗產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟。中國(guó)綠發(fā)會(huì)同一健康工作組從世界知名期刊獲悉，密歇根州立大學(xué)（Michigan State University）的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，死亡并不能阻止土壤中抗生素耐藥性的傳播。現(xiàn)將相關(guān)研究整理發(fā)布如下，供感興趣的朋友參考和了解。

死去的細(xì)菌仍可在土地中刷存在感。由密歇根州立大學(xué)綜合生物學(xué)家主導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明，這可能對(duì)農(nóng)場(chǎng)的抗生素耐藥性產(chǎn)生重大影響。這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)表在3月24日《應(yīng)用與環(huán)境微生物學(xué)》（Applied and Environmental Microbiology）雜志上。

世界衛(wèi)生組織認(rèn)為，抗生素耐藥性是糧食安全所面臨的最大威脅之一。那些能逃避抗生素治療的傳染性細(xì)菌構(gòu)成了對(duì)牲畜、食品工業(yè)和公眾福祉的巨大威脅。

密歇根州立大學(xué)自然科學(xué)、生態(tài)、進(jìn)化和行為項(xiàng)目的副教授莎拉·埃文斯（Sarah Evans）指出：“在醫(yī)學(xué)界之外，抗生素耐藥性沒(méi)有得到應(yīng)有的迫切討論。我們認(rèn)為，這一過(guò)程——土壤中抗生素耐藥性的傳播過(guò)程，需要進(jìn)行更多研究。”

所以埃文斯和他的團(tuán)隊(duì)選取了一個(gè)更近的視角來(lái)研究這一傳播過(guò)程：

在土壤中，死細(xì)菌的DNA如何將抗生素耐藥性傳遞給活細(xì)菌呢？為了更好地理解這個(gè)過(guò)程，該團(tuán)隊(duì)也在尋求阻止這一傳遞的方法。

埃文斯實(shí)驗(yàn)室的博士生——希瑟·基特雷奇（Heather Kittredge,）領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。他指出：“人們對(duì)活細(xì)菌有很多想法?；蛟S，我們也應(yīng)考慮死去的細(xì)菌。死細(xì)菌有超越死亡的生物活動(dòng)。”

這個(gè)想法也許聽(tīng)起來(lái)像出自僵尸電影。然而，它是進(jìn)化過(guò)程中一個(gè)已確定且普遍存在的部分，盡管這一點(diǎn)鮮為人知。這是水平基因轉(zhuǎn)移的一個(gè)例子。在這種轉(zhuǎn)移中，基因更多地被傳遞而不是消亡。

當(dāng)細(xì)菌死亡時(shí)，它們會(huì)破裂并留下DNA。這讓活細(xì)菌能夠收集這些基因并使其發(fā)揮作用。例如，如果一個(gè)死亡的細(xì)菌碰巧含有導(dǎo)致抗生素耐藥性的基因，那么一個(gè)活的微生物可以將這些基因捕獲并獲得它們的能力。

微生物學(xué)家廣泛研究了皮氏培養(yǎng)皿中的遺傳學(xué)和細(xì)菌，以了解抗生素耐藥性傳播的方式。但人們對(duì)這一傳播過(guò)程在自然界，尤其是在土壤中的表現(xiàn)知之甚少。在土壤中，抗生素耐藥性病原體會(huì)不斷發(fā)展，最終對(duì)人類健康造成嚴(yán)重破壞。

基特雷奇現(xiàn)為康涅狄格大學(xué)（University of Connecticut）博士后研究員。他談道：“土壤仍有點(diǎn)像一個(gè)黑匣子。我們想知道這種情況在野外是如何發(fā)生的，是什么因素造成的，以及我們能為此做些什么。”

為了解這一切，斯巴達(dá)斯縣（Spartans）有人在W.K.凱洛格生物站（W. K. Kellogg Biological Station）周圍收集了土壤樣本。埃文斯也是該站教員。他們對(duì)土壤進(jìn)行了消毒，并將斯圖澤里假單胞菌（Pseudomonas stutzeri）的活細(xì)胞和具有抗生素耐藥性的斯氏瘧原蟲的DNA混合在一起。然后，他們可以觀察活細(xì)胞在不同條件下結(jié)合DNA的頻率。

他們發(fā)現(xiàn)，即使在低濃度下，活細(xì)菌也能整合DNA。在整個(gè)15天的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，活細(xì)胞持續(xù)不斷地提取DNA?；乩灼嫜a(bǔ)充道，但已知的是，DNA在土壤中的存活時(shí)間比這還要長(zhǎng)。

研究成果表明: 總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究表明，死亡細(xì)菌也是一條被忽視的抗生素耐藥性傳播途徑。研究人員還指出，當(dāng)活細(xì)胞離死細(xì)胞更近時(shí)，它們更有可能整合死細(xì)胞的DNA，這并不奇怪?；罴?xì)胞需要接觸DNA才能收集它。然而，這里，令人驚訝的是土壤濕度的作用。盡管活細(xì)胞在一系列真實(shí)的濕度水平下收集DNA，但它們?cè)谏晕⒏稍锏沫h(huán)境里收集效率更高。但細(xì)菌在潮濕土壤中流動(dòng)性更強(qiáng)，這可能會(huì)增加它們遇到DNA的可能性。

基特雷奇指出：“它們?cè)诟叩臐穸认乱矔?huì)以更高的速度生長(zhǎng)。因此，當(dāng)它們生長(zhǎng)得最多時(shí)，并不等于它們的基因轉(zhuǎn)移率最高?！?/p>

那么，為什么流動(dòng)性更強(qiáng)、產(chǎn)量更高的細(xì)菌不能更好地拾取基因呢？這是該團(tuán)隊(duì)想要調(diào)查的問(wèn)題，部分原因是了解它，可能會(huì)帶來(lái)減緩基因轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)。然而，這項(xiàng)研究已經(jīng)為阻止農(nóng)業(yè)中抗生素耐藥性基因的水平轉(zhuǎn)移提供了思路。例如，牲畜糞便被用作種植糧食作物的農(nóng)田肥料。為了幫助對(duì)抗抗生素耐藥性，糞便通常經(jīng)過(guò)熱處理以殺死所有細(xì)菌。

基特雷奇繼續(xù)說(shuō)：“但是細(xì)菌死亡的溫度和DNA被破壞的溫度是不同的。提高溫度處理以降解DNA可能會(huì)有很大的幫助。”這項(xiàng)工作還可以應(yīng)用于幫助研究人員促進(jìn)有益基因的轉(zhuǎn)移。

原文參看：https://phys.org/news/2022-04-soil-death-doesnt-antibiotic-resistance.html

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整理：Daisy

審核：Divad