脚下的土壤可能影响人类健康

令人惊讶的是，我们脚下的土壤中密布着抗生素抗性基因（ARGs）——这些微小的遗传密码能让细菌对抗生素产生耐药性。人类活动如污染和土地利用变化会破坏土壤生态系统，使抗性基因更容易从土壤细菌转移到人类致病菌。

环境工程助理教授廖静秋团队近日在《自然·通讯》发表研究，致力于阐明土壤细菌如何加剧全球抗生素耐药性问题。其研究显示，一旦细菌获得这些抗性基因，就能在不同菌种间快速传播，构成迫切的公共卫生威胁。

理解这些传播模式有助于科学家找到控制抗生素耐药性扩散的方法，保护人类健康并维护抗生素对未来世代的有效性。

土壤中的抗生素耐药性为何重要

土壤不仅是泥土——它是由细菌组成的繁忙生态系统。部分细菌天然携带ARGs以抵御抗生素。当这些ARGs转移到人类致病菌时，问题就变得危险。

单核细胞增生李斯特菌就是典型案例。这种土壤细菌可通过食物链引发致命疾病李斯特菌病。对免疫力低下人群，该病死亡率可高达20%至30%。因其兼具ARGs传播和人类感染能力，李斯特菌成为研究土壤抗生素耐药性起源和环境传播的重要模型。

"土壤是耐药菌和ARGs的重要储存库，"廖静秋表示，"环境因素可通过促进这些基因在细菌间的存活、传播和交换来增强ARGs。目前对土壤ARGs动态的生态和进化机制研究仍不充分。本研究以李斯特菌为关键模型，解析土壤中ARGs的起源与发展。"

以李斯特菌研究耐药性

研究团队包括：

• 第一作者、博士生吴颖贤
• 杰出教授Amy Pruden（环境工程）
• Leigh-Anne Krometis教授（生物系统工程）
• 张海龙助理教授（商业信息技术）
• Monica Ponder教授（食品科技）

研究人员将继续合作开展全国性数据的群体遗传学和生态学分析。该研究基于团队前期成果（发表于《自然·微生物学》），由弗吉尼亚理工大学新发人畜共患病及节肢动物传播病原体研究中心提供资助。

"弗吉尼亚理工大学在支持这项跨学科研究中发挥了关键作用，"吴颖贤说，"学校对交叉研究的承诺创造了激励创新、促进此类重大研究的学术环境。"

研究团队分析了廖静秋前序研究收集的近600个土壤李斯特菌基因组样本，从中鉴定出全美范围内五种主要ARGs。

研究还揭示了ARGs的传播机制：通过转化作用，细菌可从环境中获取含ARGs的游离DNA片段。获得这些基因的细菌可将ARGs横向转移至其他菌种。这种基因快速共享机制正是抗生素耐药性难以应对的主要原因。

选择李斯特菌作为研究对象具有特殊价值：这种土壤细菌不仅是ARGs传播的指示器，更是理解抗生素耐药性发展的重要模型。追踪ARGs在李斯特菌中的传播为科学家提供了耐药性在生态系统中演化的关键视角。

"尽管临床李斯特菌耐药性目前较低，但其天然对多种抗生素具有抗性，且耐药性呈上升趋势，"廖静秋指出，"这使其成为监测ARGs发展为临床问题前的理想模型。"

土壤特性与土地利用如何影响ARGs传播

研究揭示了土壤理化性质与土地利用方式对ARGs传播的影响：

• 富铝土壤促进ARGs多样性，可能因铝压力促使细菌保留抗性基因
• 富镁土壤降低ARGs多样性，可能通过减少菌间竞争实现
• 森林区域ARGs丰度较高，可能源于野生动物自然引入
• 农业用地改变土壤成分及微生物群落，影响李斯特菌等细菌的ARGs多样性

对公众建议：避免可能导致金属污染的废弃物不当处置等破坏土壤环境的行为。廖静秋强调，园艺等接触土壤后应注意卫生防护，因土壤中可能存在ARGs和耐药菌。

该研究通过揭示ARGs传播机制及环境影响因素，强调了保护自然生态系统的重要性。维护土壤健康不仅关乎环境保护，更与未来医疗安全息息相关。

基于此，廖静秋团队希望开发控制抗生素耐药性的新策略，确保抗生素在未来感染治疗中的持续有效性。

"建立对土壤细菌生态驱动机制的基础认知，将有助于我们更好地理解抗生素耐药性的涌现、演化和传播。"廖静秋表示，"这是一个亟待解决的全球公共卫生威胁。"