土壤和臨床細(xì)菌相同的耐藥基因暗示著危險(xiǎn)的遺傳武器交易正在加重抗生素耐藥性危機(jī)。

來自美國(guó)土壤的無(wú)害細(xì)菌攜帶著與世界各地許多病原體微生物相同的抗生素耐藥基因，這表明我們土壤中的細(xì)菌與那些用疾病破壞我們身體的病原菌之間正在進(jìn)行一場(chǎng)秘密的武器交易。長(zhǎng)期以來，人們一直懷疑存在這樣的交易，來自華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Gautam Dantas現(xiàn)在找到了最明確的證據(jù)。“這些基因是100%完全相同的，”他說。

該研究發(fā)布在8月30日的《科學(xué)》（Science）雜志上，證實(shí)土壤細(xì)菌是耐藥基因的一個(gè)重要儲(chǔ)藏室，充當(dāng)了致病微生物可以利用的盾牌和盔甲的一個(gè)古老的儲(chǔ)備庫(kù)。這有可能導(dǎo)致了近期多藥耐藥微生物的增長(zhǎng)。“耐藥在環(huán)境和臨床之間移動(dòng)成為了一個(gè)確定性的而非假定的威脅，”馬克馬斯特大學(xué)微生物學(xué)家Gerry Wright（未參與該研究）說。

Dantas和Wright都曾經(jīng)證實(shí)土壤細(xì)菌負(fù)載了抗生素耐藥基因，與導(dǎo)致臨床耐藥的非常相似。當(dāng)時(shí)認(rèn)為利用抗生素來飼養(yǎng)牲畜或控制植物細(xì)菌為土壤微生物間的耐藥性提供了強(qiáng)大的進(jìn)化壓力。賦予耐藥性的基因找到了途徑進(jìn)入到感染人類的微生物中。

但一直以來從土壤轉(zhuǎn)移到到臨床的證據(jù)相當(dāng)稀少。畢竟Wright證實(shí)這些耐藥儲(chǔ)存庫(kù)如果不是數(shù)百萬(wàn)年，也已有數(shù)千年的歷史。直到現(xiàn)在，科學(xué)家們都只記錄了具有相同耐藥基因的自由生活的細(xì)菌到臨床病原體的兩個(gè)例子。

Dantas現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了更多的具有耐藥基因的土壤細(xì)菌與臨床上分離的菌株堿基對(duì)與堿基對(duì)相匹配。與實(shí)驗(yàn)室成員Kevin Forsberg和Alejandro Reyes一起，他們從來自全美國(guó)11個(gè)地點(diǎn)土壤的95個(gè)培養(yǎng)物中分離出抗生素耐藥細(xì)菌。隨后他們從耐藥微生物中抽提出DNA片段，檢測(cè)了它們?cè)诔Ｒ娔c道細(xì)菌大腸桿菌中給予抗生素耐藥性的能力。以這種方式，研究人員發(fā)現(xiàn)了110種耐藥基因，其中大約一半對(duì)科學(xué)界來說是全新的。

其中的7種基因與從前來自各大洲臨床樣本的病原體中找到的完全相同，包括常見的條件致病菌如銅綠假單胞菌和鼠疫耶爾森氏桿菌。這些基因使得細(xì)菌能夠耐受五類不同的抗生素，或是通過躲避藥物，泵出藥物，改變它們或是完全破壞它們。

這些結(jié)果清楚地表明土壤細(xì)菌正在與它們的臨床相似物進(jìn)行基因交易。“它強(qiáng)有力地證實(shí)了我們?cè)谶^去4-5年看到的暗示性的數(shù)據(jù)，”英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)微生物學(xué)家（未參與該研究）David Graham說。

這些轉(zhuǎn)移有可能發(fā)生在近期。五個(gè)共享基因兩側(cè)具有在土壤樣本和臨床樣本間相匹配的大量DNA片段。由于細(xì)菌累積突變非常地迅速，這樣完美的相似性表明這些序列是新近的交易，還沒有有太多的時(shí)間產(chǎn)生分歧。

細(xì)菌還可一次交換多種基因。Dantas發(fā)現(xiàn)的7個(gè)基因有一些定位在大DNA簇上，兩側(cè)的序列使其更易于在微生物種群間移動(dòng)。這意味著一種靈敏的細(xì)菌可一舉獲得耐受多種不同抗生素的能力。

Dantas謹(jǐn)慎指出盡管他的研究“表明基因流動(dòng)正在發(fā)生，”它并沒有指明“它發(fā)生的方向”。人類病原體可以自己的方式進(jìn)入到環(huán)境中與土壤細(xì)菌共享它們的基因，或相反地，土壤微生物可能不知何故最終進(jìn)入了患者體內(nèi)。“在我心中最有可能的情況是耐藥基因正以兩個(gè)方向移動(dòng)，”Dantas說。

一條可能的基因共享路線是在我們腸道中發(fā)揮作用的有益菌，它們有可能充當(dāng)了耐藥基因的信差，將我們與受污染的食物一起攝取的土壤細(xì)菌中的耐藥基因傳遞給了同時(shí)間感染我們的病原體。事實(shí)上，Dantas鑒別的其中一個(gè)基因也被發(fā)現(xiàn)存在于人類腸道細(xì)菌中。

“目前從如土壤這樣的位點(diǎn)到是你生病的腸道生物體上沒有一條得到證實(shí)的途徑，”Graham說。