细菌已经进化到能够适应地球上最极端的条件，从灼热高温到远低于零度的低温。冰洞只是容纳多种微生物的环境之一，这些微生物代表着尚未被广泛研究的遗传多样性来源。
如今，罗马尼亚的研究人员测试了一种细菌菌株的抗生素耐药性特征，该菌株直到最近还隐藏在一个地下冰洞5000年历史的冰层中——他们发现这可能是开发新策略以防止抗生素耐药性上升以及研究耐药性如何自然进化和传播的机会。他们在《微生物学前沿》杂志上报告了这一发现。
"从斯卡里索阿拉冰洞（Scarisoara Ice Cave）分离出的嗜冷杆菌（Psychrobacter）SC65A.3菌株，尽管其起源古老，却对多种现代抗生素表现出耐药性，并携带超过100个与耐药性相关的基因。但它也能抑制几种主要抗生素耐药'超级细菌'的生长，并显示出具有重要生物技术潜力的重要酶活性。"
罗马尼亚科学院布加勒斯特生物学研究所高级科学家、作者克里斯蒂娜·普尔卡雷亚博士
古代细菌对现代药物的耐药性
嗜冷杆菌SC65A.3是嗜冷杆菌属的一种菌株，这类细菌适应寒冷环境。某些物种可能会引起人类或动物的感染。嗜冷杆菌具有生物技术潜力，但这些细菌的抗生素耐药性特征在很大程度上还不为人知。"研究从数千年历史的洞穴冰层中提取的嗜冷杆菌SC65A.3等微生物，揭示了抗生素耐药性如何在现代抗生素使用之前的很久就在环境中自然进化。"普尔卡雷亚说。
研究团队从被称为"大堂"的洞穴区域钻取了25米长的冰芯，代表了13000年的时间线。为避免污染，从冰芯中取出的冰碎片被放入无菌袋中，并在返回实验室的途中保持冷冻状态。在那里，研究人员分离出各种细菌菌株，并对其基因组进行测序，以确定哪些基因使菌株能在低温下生存，哪些赋予其抗菌耐药性和活性。
他们测试了SC65A菌株对10类28种抗生素的耐药性，这些抗生素通常用于或保留用于治疗细菌感染，包括先前已被确定具有耐药基因或突变而使其能够抵抗药物作用的抗生素。通过这种方式，他们可以测试预测的机制是否转化为可测量的耐药性。"我们发现耐药的10种抗生素在临床上广泛用于治疗各种严重的细菌感染的口服和注射疗法。"普尔卡雷亚指出。诸如结核病、结肠炎和尿路感染等疾病可以用研究人员发现具有耐药性的某些抗生素治疗，包括利福平（rifampicin）、万古霉素（vancomycin）和环丙沙星（ciprofloxacin）。
SC65A.3是首个被发现对某些抗生素（包括甲氧苄啶（trimethoprim）、克林霉素（clindamycin）和甲硝唑（metronidazole））具有耐药性的嗜冷杆菌菌株。这些抗生素用于治疗尿路感染、肺部、皮肤或血液以及生殖系统感染。SC65A.3的耐药性特征表明，能够在寒冷环境中生存的菌株可能充当耐药基因的储存库，这些特定的DNA序列有助于它们在药物暴露下存活。
风险与潜力
像此处研究的细菌菌株既带来威胁也蕴含机遇。"如果融化的冰释放这些微生物，这些基因可能会传播给现代细菌，加剧全球抗生素耐药性挑战。"普尔卡雷亚说。"另一方面，它们产生独特的酶和抗菌化合物，可能为新型抗生素、工业酶和其他生物技术创新提供灵感。"
在嗜冷杆菌SC65A.3基因组中，研究人员发现了近600个功能未知的基因，这表明它们是一个尚未开发的、用于发现新型生物机制的来源。基因组分析还揭示了11个可能能够杀死或阻止其他细菌、真菌和病毒生长的基因。
在抗生素耐药性日益成为关注焦点的世界中，这种潜力变得越来越重要。回溯古代基因组并发掘其潜力，凸显了自然环境在抗生素耐药性传播和进化中所扮演的重要角色。"这些古代细菌对科学和医学至关重要，"普尔卡雷亚总结道，"但在实验室中必须谨慎处理并采取安全措施，以减轻不受控制传播的风险。"
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