不使用抗生素的土壤细菌的耐药性:捕食性相互作用推动发展

Overuse of antibiotics is currently the primary reason for the rise of antimicrobial resistance (AMR). Researchers at the Indian Institute of Science (IISc) and Kiel University, however, have shown that AMR can surprisingly be found in soil bacterial comm

目前,过度使用抗生素是抗菌素耐药性(AMR)上升的主要原因。然而,印度科学研究所(IISc)和基尔大学的研究人员表明,由于一种掠食性细菌的驱动,由于微生物相互作用,AMR也可以在土壤细菌群落中令人惊讶地发现。该研究发表在《当代生物学》上,研究了细菌黄粘球菌的存在如何影响土壤样本中抗微生物细菌的数量。M.xanthus是一种掠食性物种,已知会释放抗菌剂和其他分子来杀死猎物

这种细菌在土壤微生物群落中的存在引发了一个问题:随着时间的推移,与M.xanthus一起生活的其他细菌是否会对这些分子产生耐药性

IISc微生物与细胞生物学系(MCB)助理教授、该研究的通讯作者Samay Pande说:“人类驱动的[抗生素]耐药性是一个主要问题,但问题是:我们是否完全忽略了其他方面?这是非常令人兴奋的[探索]。”

Pande和其他人发现,黄原菌在土壤细菌群落中的死亡增加了许多不同种类的土壤细菌中耐药菌株(对抗生素耐药的细菌细胞)的频率。即使没有接触这些药物,这些细胞也对某些抗生素表现出抗药性

当面临饥饿时,M.xanthus的种群会集体死亡。在土壤环境中非常常见的饥荒状条件下,这些细菌细胞形成了被称为充满孢子的子实体的抗应力结构

在子实体发育过程中,只有少数细胞成功成为孢子,而大多数细菌细胞会发生裂解(破裂)并向环境中释放生长抑制物质

研究人员认为,接触这些生长抑制分子是土壤细菌群落中耐药菌株频率增加的原因。有趣的是,并非所有黄原病菌菌株都引发了抗性的增强;似乎是生物合成簇多样性更高的分子驱动了它。

在分析这些抑制分子时,研究人员发现了更有趣的东西。“我们鉴定了多种不同的分子,并进行了非常粗略的分类,”MCB的博士生、该研究的共同第一作者Saheli Saha解释道

“单独来看,这些分子可能没有任何作用,但当你把它们放在一起时,它们突然会做一件奇怪的事情,在那里它们可以富集其他耐药菌株。”

研究人员发现,对几种抗生素的耐药性增强了,其中包括四环素和利福平等常用药物

“重要的是要测试来自可培养细菌的观察结果是否也适用于不可培养的微生物,”MCB的博士生、该研究的作者之一Jyotsna Kalathera解释道。因此,该团队还分析了土壤中细菌群落的基因组

他们发现,通过这种现象富集的AMR可以通过类似的生长抑制分子暴露扩展到不可培养的细菌物种

研究人员表示,即使在没有人为污染抗生素的情况下,AMR也可以通过微生物拮抗来维持,这是一个新的、出乎意料的发现。潘德说:“我们需要探索并找出这种情况是否更常见。”

萨哈建议,更好地理解这一现象也可能有助于预测这种抗生素抗性细菌在自然界中的分布

“这是我们刚刚用印度的土壤样本进行的测试。测试不同地点的土壤样本将有助于我们更多地了解这一现象。”