加州理工学院的一项研究发现,由于气候变化导致的全球性干旱,正通过浓缩土壤中的天然抗生素,意外地促进了耐药基因的演化。
随着全球气候变化,干旱发生得越来越频繁且剧烈,这可能正在为抗生素耐药细菌的进化创造绝佳条件。长期以来,人们认为导致这种“超级细菌”出现的主要原因是医疗领域对抗生素的过度使用,但最新的研究表明,医院之外的自然环境,尤其是地球土壤的变化,同样在影响着医疗体系内的耐药问题。
来自加州理工学院的研究团队发现,干旱会使土壤中的天然抗生素浓度升高,这种浓缩效应迫使微生物为了生存而进化出抗药性基因。在自然界中,细菌早在人类开发药物之前,就开始在土壤里分泌抗生素,以此作为一种竞争手段,用以压制其他微生物的生长。
澳大利亚麦考瑞大学的微生物生态学家 Timothy Ghaly 在对此项研究的评论中提到,耐药细菌及其相关基因的进化远早于人类医学。这些基因的存在本是微生物对抗抗生素产生者的天然防御机制。因此,一个至关重要的问题随之浮现:究竟有哪些环境因素,会推动这些原本存在于土壤细菌库中的耐药基因,扩散到人类居住环境以及临床致病菌中?
为了探寻答案,加州理工学院的团队分析了来自美国、中国和欧洲五组不同的土壤样本数据。研究覆盖了农田、草地、森林和湿地等多种生态系统。结果显示,在所有五个数据集中,干旱状况都与产生抗生素的细菌以及已知携带耐药基因的细菌丰度上升密切相关。换句话说,受干旱影响的土壤中的细菌,似乎表现出了更强的抗生素适应能力。
为了验证这一发现,科学家还进行了实验室模拟实验。他们构建了一个微型土壤生态系统,并向其中添加了抗生素,随后通过脱水手段模拟干旱环境。实验表明,这种干燥条件提高了土壤中抗生素的浓度。在模拟干旱的过程中,原本就具有耐药性的细菌在干燥土壤中的生存情况与潮湿土壤时基本一致,而那些对抗生素敏感的菌株则几乎全部死亡。最终,这些土壤中既富集了产生抗生素的细菌,也富集了耐药细菌。
更令人警惕的是,研究人员还将这一自然现象与全球公共卫生联系了起来。通过对来自116个国家的医院数据进行分析,研究人员发现,医院内部抗生素耐药性的发生频率,与当地气候的干旱指数之间存在极强的关联。即便在排除了国家收入水平(该因素通常会影响抗出现的药物使用量和医疗体系水平)的影响后,这种联系依然成立。
这意味着,临床耐药性出现的一个核心驱动力,正通过一种全球性的环境机制在运作。自然生态系统的气候条件,能够影响人类居住环境中的病原体进化,并最终威胁到人类健康。
虽然目前的研究证据尚不足以断言干旱直接导致了临床抗生素耐药性的增加,但它确实提示我们,气候变化及其带来的极端干旱风险正在上升。这项研究提供了一个清晰的范例,展示了气候变化如何与微生物生态学交织在一起,进而塑造全球公共卫生格局。随着气候不稳定性加剧,将环境视角与临床视角相结合,对于预测并缓解全球抗生素耐药性趋势变得至关重要。
本文译自 ScienceAlert,由 BALI 编辑发布。