在罗马尼亚一处冰洞的深处，封存于5000年前的冰层中，科学家发现了一种带有惊人秘密的细菌：它对许多现代抗生素具有耐药性。尽管这种嗜冷微生物早于抗生素时代出现，却携带了100多种耐药相关基因，能够抵御现今用于治疗结核病和尿路感染等严重疾病的药物。
在罗马尼亚，研究人员最近考察了一种被封存在地下洞穴内5000年冰层中的细菌菌株。通过分析其抗生素耐药性特征，他们发现这种古老的微生物可能有助于科学家更好地理解抗生素耐药性如何自然发展和传播。该研究结果发表于《微生物学前沿》期刊。
"从斯卡里索阿拉冰洞分离出的嗜冷杆菌 SC65A.3菌株，尽管起源古老，却显示出对多种现代抗生素的耐药性，并携带超过100个与耐药性相关的基因，" 作者之一、罗马尼亚科学院布加勒斯特生物学研究所高级科学家Cristina Purcarea博士说。"但它也能抑制几种主要抗生素耐药'超级细菌'的生长，并展现出具有重要生物技术潜力的酶活性。"
古老微生物如何抵抗现代药物
嗜冷杆菌 SC65A.3属于一类被称为嗜冷杆菌的冷适应细菌。虽然该属中的一些成员可能引起人类或动物感染，但它们也被认为在生物技术应用方面前景广阔。然而，直到现在，人们对这些细菌如何对抗生素作出反应知之甚少。"研究从千年洞穴冰层沉积物中获取的嗜冷杆菌 SC65A.3等微生物，揭示了抗生素耐药性早在现代抗生素使用之前很久，就如何在环境中自然演变的，" Purcarea解释道。
为了获取这种微生物，研究团队从洞穴中一个名为"大厅"的区域钻取了一段25米长的冰芯，捕获了跨越13000年的冰冻记录。为防止污染，冰样本被密封在无菌袋中，并在冷冻状态下运回实验室。在那里，科学家分离了细菌菌株，并对其基因组进行测序，以识别负责在极端寒冷环境下生存的基因，以及与抗菌素耐药性和活性相关的基因。
随后，研究人员测试了SC65A.3对10个不同类别的28种抗生素的反应。这些药物通常用于处方或保留用于治疗严重的细菌感染。其中一些药物已与已知的耐药基因或突变相关联，使得团队能够将预测的耐药机制与实际实验室结果进行比较。"我们发现具有耐药性的10种抗生素，在临床实践中广泛用于口服和注射治疗一系列严重细菌感染，" Purcarea指出。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（包括甲氧苄啶、克林霉素和甲硝唑）具有耐药性的嗜冷杆菌菌株。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。该菌株的耐药性特征表明，适应寒冷环境的细菌可能成为耐药基因的储存库，这些基因是DNA片段，能使细菌在接触抗生素时存活下来。
融冰与耐药基因的传播
这一发现既带来了潜在风险，也带来了机遇。"如果融冰释放出这些微生物，这些基因可能会传播给现代细菌，加剧全球抗生素耐药性的挑战，" Purcarea说。"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。"
对嗜冷杆菌 SC65A.3的基因分析揭示了近600个功能未知的基因，这表明在发现新生物过程方面存在一个 largely untapped resource 大量未开发的资源。研究团队还识别出11个可能具有杀灭或抑制细菌、真菌甚至病毒能力的基因。
随着全球抗生素耐药性持续上升，来自古老微生物的见解正变得愈发宝贵。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是如何出现和传播的。"这些古老细菌对科学和医学至关重要，" Purcarea总结道，"但实验室中的谨慎操作和安全措施对于减轻 uncontrolled spread 不可控传播的风险至关重要。"