研究表明偏远的北极土壤微生物对多药抗生素的耐药性令人不安

堪萨斯大学地质学家在偏远的挪威北极地区的工作暴露了抗生素抗性微生物的惊人全球传播 - 包括耐多药的“超级细菌” - 这可能对全球人类健康产生严重影响。

KU的教授和地质学教授Jennifer Roberts首先研究了解冻永久冻土及其甲烷释放的微生物地球化学，甲烷是一种加速全球气候变化的强大温室气体。

但对罗伯茨在挪威斯瓦尔巴群岛Kongsfjorden地区收集的土壤样本进行的后续分析也表明，抗生素抗性基因已转移到地球上最偏远地区之一的土壤 - 微生物种群中。Roberts和来自英国和中国的国际团队的研究结果刚刚发表在同行评审期刊“环境国际”上。

罗伯茨说：“这项研究提供了一个很好的机会来测试土壤样品的抗生素基因，假设斯瓦尔巴德是一个偏远且孤立的地方，我们不会发现这些基因的任何证据。”“相比之下，我们发现了不少包括超新抗生素抗性基因，如新德里基因，这种基因最近在不久前在印度出现。这是一个惊喜 - 我们发现的基因显然在被发现之间的转移时间很短。几年后，在印度和我们的小组在北极地区探测到它们。“

该研究小组对来自斯瓦尔巴德8个地点的40个土壤样本的DNA进行了遗传测序，发现了131个抗生素抗性基因。发现一种抗生素抗性基因称为blaNDM-1。该基因最初于2007年在新德里被发现，引发了对碳青霉烯类抗生素的耐药性 - 这是对其他无法治愈的传染病的最后补救措施。特别是blaNDM-1的证实传播非常令人担忧，引起人们对全球抗生素耐药性日益加剧的危机的关注。

研究人员表示抗生素抗性基因只能通过一些通往北极的途径。

“它们很可能源自多次暴露于不同类型抗生素的病原体 - 这就是我们如何获得这些抗生素耐药菌株，即使使用'最后手段'治疗，它们仍然存在，”罗伯茨说。“我们发现新德里基因菌株的一些地点离主要研究基地不远，因此有可能涉及人类的废物。我们还在低海拔地区观察到筑巢鸟类的殖民地，如小湖泊在最大解冻期间，我们看到了最高浓度的开放水源。我们也在那些没有开阔水域但有很多小动物如狐狸的地方检测到它们。

Roberts的研究专长是水化学和微生物地球化学，他致力于开发Svalbard中天然存在的抗生素抗性基因的基准，因此该团队可以将它们与使用抗生素的地区转移到北极的“外来”多药耐药基因区分开来。在人类和动物种群中治疗疾病。

“因为这些基因的迁移引起如此大的关注，下一个问题就变成了'这些抗生素抗性基因是原生的 - 还是它们被转移了?'”她说。“我的作用是在我们的研究中使用一系列证据来帮助我们清楚地知道什么是土壤中发育的天然基因以及从其他来源带来的东西。我们通过观察土壤中的营养供应来做到这一点这些北极土壤的含量非常低。然后我们能够将抗生素抗性基因与从外部引入磷酸盐的新来源联系起来 - 最可能的磷酸盐来源是人类污水中的粪便或者，很可能是鸟鹦鹉。“

根据Roberts的说法，抗生素耐药性通过“侧向基因转移”在微生物之间传播。在这个过程中，病原体通过粪便进入水中，死亡并将大量的游离遗传物质释放到水中。这种遗传物质不易降解，导致其他生物体最终获得基因 - 以及它们的抗性。

“并不是说我们在北极的地表水域中存在某种强大的大肠杆菌或其他病原体群落，”罗伯茨说。“相反，一些抗生素抗性病原体是从外部来源引入的 - 现在，由于基因被环境中已经人口稠密的其他生物体所吸收，因此抗药性已经消散。”

罗伯茨表示，该团队的发现表明，多药抗生素耐药性现已成为全球性的。

“我们必须记住，我们从土壤微生物中开始使用抗生素，如青霉素，”她说。“微生物长期使用抵抗力来克服环境中的免疫力，产生被认为是天然和天然的抗生素抗性基因。但是，通过在世界各地使用人造和动物制造的抗生素，我们已经看到了抗性基因的进化。我们在北极发现了天然和进化的抗生素抗性基因。关注的是，随着这种规模的抗性扩散，我们可能正在接近抗生素后时代，我们的抗生素都不起作用，因为我们的病原体重新尝试战斗通过进化或横向转移获得抗性基因。“

罗伯茨表示，该团队的调查结果显示了更加谨慎地管理抗生素使用的重要性，以及对世界各地更好地处理废水的需求。

“我们人类和动物对抗生素的使用可能产生超出我们自身和当地社区之外的影响 - 它们是全球性的，”她说。“对于我们来说，开始考虑以全球方式使用水系统管理和抗生素，并开始减少和控制目前明显无法控制的部分传播，这一点非常重要。”

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