我们脚下土壤影响人体健康的机制

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）——这些微小的代码使细菌能够抵抗抗生素。污染和土地使用变更等人类活动会扰乱土壤生态系统，促进抗性基因从土壤细菌转移并感染人类。

土木与环境工程助理教授廖婧秋近期在《自然·通讯》发表研究，致力于揭示土壤细菌如何加剧全球抗生素耐药性问题。其团队发现，细菌一旦获得这些抗性基因，便能迅速传播给其他物种，使之成为紧迫的公共卫生威胁。

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，从而保护人类健康并为后代保全抗生素的有效性。

土壤抗生素耐药性的重要性

土壤不仅是泥土——它是由细菌构成的活跃生态系统。部分细菌天然携带ARGs以对抗抗生素。虽然起初看似无关紧要，但当这些ARGs转移到感染人类的致病菌时便极其危险。

单核细胞增生李斯特菌便是典型代表。这种土壤细菌可进入食物链引发李斯特菌病。对免疫低下人群而言，该病死亡率高达20%至30%。由于其传播ARGs和感染人类的双重特性，李斯特菌成为研究土壤抗生素耐药性起源及跨环境传播的重要模型。

"土壤是抗性细菌和ARGs的重要储藏库，"廖教授指出，"环境因素通过创造促进这些基因在细菌间生存、传播和交换的条件，可放大ARGs风险。目前对土壤ARGs动态背后的生态与进化机制仍缺乏深入探索。本项目以李斯特菌为关键模型，解析土壤中ARGs的出现与发展规律。"

以李斯特菌为耐药性研究模型

廖教授团队核心成员包括：

• 吴颖贤（音译）博士研究生（第一作者）
• Amy Pruden教授（土木与环境工程杰出教授）
• 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（食品科学技术）

研究团队将继续合作，对全国数据集进行全面的种群遗传学和生态学分析。该项目基于团队前期研究（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的跨学科团队建设试点基金资助。

"弗吉尼亚理工大学对此研究提供了关键支持，"吴颖贤表示，"学校对跨学科研究的承诺营造了激发创新、孕育重大成果的研究环境。"

在《自然·通讯》发表的研究中，团队分析了廖教授前期采集的土壤样本中近600个李斯特菌基因组（数据源自《自然·微生物学》论文），从中鉴定出遍布美国的五种主要ARGs。

研究同时揭示了ARGs在细菌间的传播机制：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能将其传递给其他细菌——甚至跨物种传播。耐药基因的快速共享正是抗生素耐药性问题如此棘手的核心原因。

团队聚焦李斯特菌，因其在理解抗生素耐药性领域具有关键地位。通过研究ARGs在李斯特菌等土壤细菌中的传播，科学家能获取耐药性在生态系统中形成与迁移的重要线索。

"尽管临床李斯特菌病例的耐药性目前较低，但这些细菌天然抵抗多种抗生素，且对其他抗生素的耐药性正持续增强，"廖教授解释道，"这使李斯特菌成为追踪ARGs在演变为广泛临床问题前发展路径的理想模型。"

土壤特性与土地利用如何影响ARGs传播

研究还揭示了土壤特性与土地利用对ARGs传播的影响：

• 富铝土壤促进ARGs多样性增加，可能因铝胁迫促使细菌更易保留抗性基因
• 富镁土壤降低ARGs多样性，或通过减少细菌间竞争实现
• 森林区域ARGs更丰富，可能因野生动物自然引入这些基因
• 农田则会改变土壤组成及微生物群落，影响李斯特菌等细菌的ARGs多样性

对家庭而言，应避免可能导致土壤环境恶化的行为（如不当处置造成金属污染的废弃物）。廖教授强调接触土壤后（如园艺活动）务必保持良好卫生习惯，因土壤可能存在ARGs和抗性细菌。

该研究通过揭示ARGs传播机制及环境因素的影响，凸显了保护自然生态系统的重要性。维护土壤健康不仅有益环境——更关乎未来医疗体系的根基。

基于此研究，廖教授期望找到控制抗生素耐药性的新策略，确保抗生素在未来数十年仍能有效治疗感染。

"建立对土壤中这些细菌生态驱动因素的基础认知，将助力我们更好理解抗生素耐药性的出现、进化与传播，"廖教授强调，"这是全球公共卫生面临的紧迫威胁。"