首先我们先了解一下：耐抗生素细菌是全球卫生保健中一个日益严重的问题。为了防止耐药性的进一步发展，重要的是要了解细菌中抗生素耐药性是如何产生的。乌普萨拉大学(Uppsala University)的一项新研究表明，低浓度的抗生素可能导致细菌产生高耐药性。在发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的这项研究中，研究人员调查了长时间接触低剂量抗生素是如何导致细菌产生抗生素耐药性的。在抗生素使用过程中，很大一部分抗生素剂量以不变的活性形式从尿液中排出，然后扩散到废水中的河道、湖泊和土壤中。因此，这些环境可能包含低水平的抗生素。在世界上的一些地方，大量的抗生素被用于肉类生产和水产养殖，在动物饲料中加入小剂量的抗生素，以使动物生长得更快。
图片：CC0 Public Domain
博科园-科学科普：这意味着他们肠道里的细菌长期暴露在低水平的抗生素中，然后这些细菌会通过食物感染人类。研究人员在论文中指出，低浓度的抗生素在抗药性的形成中起着重要作用。研究表明随着时间的推移，暴露在低剂量抗生素下的细菌对抗生素的耐药性会比最初的水平高出1000多倍。研究还发现，导致耐药性的细菌DNA突变与高剂量暴露的细菌DNA突变类型不同。在实验中，细菌最终获得了几个突变。每一种都产生了低的抗性，但它们合在一起产生了很高的抗性。此外这些突变主要发生在以前未被视为典型抗性基因的基因中，这表明能够促进抗性发育的基因数量被大大低估了。领导这项研究的Dan I Andersson教授说：结果很有趣，因为它们表明，在许多环境中存在的非常低的抗生素浓度会导致高度的耐药性，并导致耐药性问题。
土壤是充满生机的，是养分循环和碳储存所必需的。为了更好地了解它是如何运作的，一个由EMBL和塔尔图大学(爱沙尼亚)领导的国际研究小组对土壤中的细菌和真菌进行了首次全球研究。研究结果表明，细菌和真菌在不断地争夺营养物质，并生产出大量的抗生素，以获得彼此之间的优势。这项研究还可以帮助预测气候变化对土壤的影响，帮助我们更好地利用农业中的自然土壤成分，其研究发表在《自然》上。对土壤微生物的研究需要科学家们亲自动手。在5年的时间里从世界各地1450个地点(每个地点有40个亚样本)采集了58000个土壤样本，这些样本经过仔细挑选，不会受到农业等人类活动的影响。收集样本，并分析了14.2TB的数据集。在抽样的1450个地点中，有189个被选作深入分析(见图1)，覆盖了世界上最重要的生物群落，从热带森林到苔原，分布在各大洲。
全球微生物战争
细菌和真菌的全球战争，图片：EMBL/Hildebrand/Krolik in collaboration with Campbell Medical Illustration
在这项研究中发现的数百万个基因中，只有0.5%的基因与来自肠道和海洋微生物的现有数据重叠。EMBL小组组长、论文通讯作者皮尔?博克(Peer Bork)表示：未知基因数量是巨大的，但我们能够清楚解释的基因指向了土壤中细菌和真菌之间的全球战争。总的来说，如果有更多的真菌，土壤中的细菌多样性就会降低。该研究小组还发现，细菌中抗生素抗性基因的数量与真菌的数量之间存在很强的联系，特别是那些有可能产生抗生素的真菌，如青霉属。这种模式可以很好地解释这样一个事实，即真菌在与细菌的战斗中产生抗生素，只有拥有足够的抗生素抗性基因的细菌才能存活下来。真菌和细菌之间的拮抗作用影响了细菌群落的整体多样性，并决定了它们对抗生素耐药性的遗传库。这些信息可以用来预测在不同生态系统中导致抗生素耐药性的基因的传播，以及它们通过什么途径到达人类病原体。它还可以帮助预测和精确定位高水平的天然抗生素生产商。
区域差异
研究小组还发现了细菌和真菌分布的区域差异。细菌无处不在，在气候温和的温带地区遗传多样性最高。环境因素，例如温度，在它们的相对丰富程度上是最决定性的：它们通常更喜欢炎热和潮湿的地方。真菌通常在像冻土带这样寒冷干燥的气候中更为普遍。它们在地理上也更受限制，各大洲的人口也有所不同。这意味着世界各地细菌和真菌对营养循环的相对贡献是不同的，全球气候变化可能会对它们组成和功能产生不同的影响。
人类活动影响
当将未受污染的土壤和受人类影响的地区(如农田或花园草坪)的数据进行比较时，细菌、真菌和抗生素的比例完全不同。根据科学家的说法，这种自然平衡的转变（可能是在地球历史的大部分时间里进化而来的）表明了人类活动对土壤微生物群落的影响，迄今为止，其后果尚不清楚。然而更好地了解土壤中真菌和细菌之间的相互作用有助于减少农业中土壤肥料的使用，因为这样可以使有益微生物在自然环境中生存的机会更大。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Nature Communications》,《Nature》｜研究/来自：乌普萨拉大学，欧洲分子生物学实验室，DOI: 10.1038/s41467-018-04059-1，DOI: 10.1038/s41586-018-0386-6
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