冰封5000年，这种洞穴细菌竟对现代抗生素“免疫”

近日，罗马尼亚研究人员对一种被困在地下洞穴内5000年前冰层中的细菌菌株进行了研究。通过分析其抗生素耐药性特征，他们发现这种古老微生物或能帮助科学家更好地理解抗生素耐药性是如何自然产生和传播的。该研究成果发表在《微生物学前沿》期刊上。

该研究的作者、罗马尼亚科学院布加勒斯特生物学研究所的资深科学家克里斯蒂娜·普尔卡雷亚博士表示：“从斯卡里索拉冰洞分离出的Psychrobacter SC65A.3菌株，尽管起源古老，却对多种现代抗生素表现出抗性，并携带超过100个抗性相关基因。不过，它也能抑制多种主要的耐药性‘超级细菌’的生长，且展现出具有重要生物技术潜力的关键酶活性。”

古老微生物如何抵抗现代药物？Psychrobacter SC65A.3属于一类被称为Psychrobacter的耐寒细菌。虽然该属的部分成员会导致人和动物感染，但它们在生物技术应用方面也被认为具有潜力。然而，在此之前，人们对这些细菌如何应对抗生素知之甚少。普尔卡雷亚解释道：“研究从数千年历史的洞穴冰层沉积物中获取的Psychrobacter SC65A.3等微生物，揭示了抗生素耐药性在环境中自然演化的过程，这远早于现代抗生素的使用。”

为获取这种微生物，研究团队从洞穴中名为“大厅”的区域钻取了25米长的冰芯，其中包含了长达13000年的冷冻记录。为防止污染，冰样本被密封在无菌袋中，并在冷冻条件下运回实验室。在实验室里，科学家们分离出细菌菌株并对其基因组进行测序，以识别负责在极端寒冷环境中生存的基因，以及与抗菌抗性和活性相关的基因。

随后，研究人员测试了SC65A.3对10类共28种抗生素的抗性。这些药物通常用于治疗严重细菌感染或作为储备用药。其中一些抗生素已被证实与已知的抗性基因或突变相关，这使得研究团队能够将预测的抗性机制与实际实验室结果进行比较。普尔卡雷亚指出：“我们发现该菌株对10种抗生素具有抗性，这些抗生素在临床实践中被广泛用于口服和注射治疗多种严重细菌感染。”其中包括利福平、万古霉素和环丙沙星，这些药物用于治疗结核病、结肠炎和尿路感染等疾病。

SC65A.3是首个被发现对某些抗生素具有抗性的Psychrobacter菌株，包括甲氧苄啶、克林霉素和甲硝唑。这些药物通常用于治疗尿路感染以及影响肺部、皮肤、血液和生殖系统的感染。该菌株的抗性特征表明，适应寒冷环境的细菌可能是抗性基因的储存库，而抗性基因是能使细菌在接触抗生素时存活的DNA片段。

冰层融化与抗性基因传播这一发现既带来了潜在风险，也带来了机遇。普尔卡雷亚表示：“如果融化的冰层释放出这些微生物，这些基因可能会传播到现代细菌中，加剧全球抗生素耐药性的挑战。另一方面，它们产生的独特酶和抗菌化合物可能为新型抗生素、工业酶及其他生物技术创新提供灵感。”

对Psychrobacter SC65A.3的基因分析揭示了近600个功能未知的基因，这表明其是一个有待开发的、用于发现新生物学过程的重要资源。研究团队还发现了11个可能具有杀死或抑制细菌、真菌甚至病毒能力的基因。

随着全球抗生素耐药性的持续上升，来自古老微生物的见解变得越来越有价值。研究保存在冰层中的基因组有助于科学家追溯耐药性在现代医学出现之前很久是如何产生和传播的。普尔卡雷亚总结道：“这些古老细菌对科学和医学至关重要，但在实验室中谨慎处理和采取安全措施对于降低其不受控制传播的风险至关重要。”