土壤通常被视为无生命的泥土，实际上是一个充满细菌的动态生态系统，其中许多细菌天然携带抗生素耐药基因（ARGs）。这些微小的遗传密码使细菌能够抵抗抗生素，当这些基因传播到能够感染人类的有害细菌时，就构成了重大挑战。
人类活动如污染和土地利用变化会扰乱土壤生态系统，促进这些基因从土壤细菌转移到病原体，这可能会加剧全球抗生素耐药性危机。
土木与环境工程助理教授Jingqiu Liao领导了一项新研究，旨在了解土壤细菌如何导致日益严重的抗生素耐药性问题。
研究发现强调，一旦细菌获得ARGs，它们可以迅速将其传递给其他物种。这个过程使抗生素耐药性成为一个不断升级的公共卫生问题。
通过解析这些机制，科学家希望开发出控制ARG传播的策略，保护人类健康并维持抗生素的有效性。
土壤中的抗生素耐药性威胁
土壤是一个充满多样细菌群落的活力环境。虽然一些细菌自然携带ARGs作为对抗抗生素的防御机制，但当这些基因传播到致病菌时，情况就会变得危险。
李斯特菌（Listeria monocytogenes）是一种存在于土壤中的细菌，它体现了这种威胁。当它进入食物链时，可引起李斯特菌病，这是一种严重疾病，在易感人群中的死亡率高达20%至30%。
李斯特菌传播ARGs并感染人类的能力使其成为研究土壤中抗生素耐药性动态及其向其他环境传播潜力的关键模型。
据Liao介绍，土壤是ARGs的重要储存库，环境污染和土地利用等因素放大了其普遍存在。这些因素创造了促进ARGs在细菌之间生存、传播和交换的条件。
然而，驱动土壤中ARG动态的生态和进化机制仍不甚清楚。为了解决这一空白，她的团队使用李斯特菌作为模式生物，揭示土壤生态系统中ARGs的出现和发展。
李斯特菌中的抗生素耐药性
Liao的团队由多学科研究人员组成，包括博士生Ying-Xian Goh，他是该研究的主要作者。
该团队得到了弗吉尼亚理工大学新兴、人畜共患病和媒介传播病原体跨学科团队建设试点资助的支持，正在进行全面的基因和生态分析。
该项目建立在早期研究的基础上，例如Liao之前发表在《自然微生物学》上的研究，该研究分析了来自美国各地土壤样本的近600个李斯特菌基因组。
研究结果确定了五种在全国范围内普遍存在的主要ARGs，并揭示了这些基因如何在细菌之间传播。转化过程——细菌从环境中获取含有ARGs的自由漂浮DNA——起着关键作用。
一旦细菌获得一个ARG，它可以将其传递给其他细菌，甚至跨物种传递。这种抗性基因的快速转移突显了抗生素耐药性问题的紧迫性。
通过研究李斯特菌中的ARG传播，研究团队获得了关于抗性如何在生态系统中发展和传播的关键见解。
Liao强调了李斯特菌作为模式生物的相关性。尽管临床病例中带有抗生素耐药性的李斯特菌仍然很少见，但该细菌自然抵抗多种抗生素，并显示出增加的耐药性迹象。这使其成为追踪ARG发展的一个理想候选对象，以防其成为广泛的临床问题。
土壤和土地利用的影响
研究还考察了土壤特性和土地利用如何塑造ARG的多样性和分布。例如，富含铝的土壤往往鼓励更大的ARG多样性。铝压力可能促使细菌保留抗性基因。相反，富含镁的土壤似乎减少了ARG多样性，可能是通过降低细菌竞争。
森林地区的野生动物存在增加了ARG的普遍性，因为动物将这些基因引入环境。相反，农业活动可以改变土壤成分和微生物群落，影响像李斯特菌这样的细菌中的ARG动态。
Liao强调了减少干扰土壤条件的活动的重要性，如不当的废物处理可能导致金属污染。她建议在园艺等活动后保持良好的卫生习惯，以避免潜在接触土壤中的ARGs和耐药性细菌。
了解环境因素如何影响ARG传播对于制定减轻抗生素耐药性和保护公共健康的策略至关重要。
应对抗生素耐药性的未来
研究表明，保护自然生态系统对于遏制ARG传播至关重要。保持土壤健康不仅有利于环境，还在保护未来的医疗保健方面发挥关键作用。
基于这些发现，Liao旨在探索新的控制抗生素耐药性的策略，确保抗生素在未来几代人中仍然有效对抗感染。
Liao认为，深入了解土壤中这些细菌的生态驱动因素对于应对这一紧迫的全球健康威胁至关重要。
“建立对土壤中这些细菌生态驱动因素的基本理解，有助于我们更好地了解抗生素耐药性的出现、演变和传播。”她总结道。
该研究发表在《自然通讯》杂志上。
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