新综述:抗生素耐药性是微生物古老特征,人类活动正削弱“天然防火墙”

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抗生素耐药基因的传播对公共健康构成严重且全球性的威胁。河海大学科学家在一篇最新综述中,从进化起源、生态驱动因素及环境影响等方面,对抗生素耐药基因进行了系统梳理。

该综述由河海大学尤国祥博士团队撰写,发表于2025年12月5日在线版期刊《Biocontaminant》。文章指出,抗生素耐药基因的进化与其在细菌中的生理功能及生态分布密切相关,其存在远早于人类在医疗和农业中使用抗生素。

抗生素耐药性早于现代医学出现

研究团队汇总的证据显示,抗生素耐药基因已在多种极端且基本未受人类活动影响的环境中被发现,包括马里亚纳海沟深处、原始阿拉斯加土壤以及距今约3万年的永久冻土沉积物。这些环境未经历人为抗生素暴露,却仍存在多样的耐药基因。

作者据此指出,相关细菌物种在临床和农业抗生素生产与使用之前的数百万年间,就已经进化出抵御抗生素的能力。

通讯作者尤国祥表示,抗生素耐药性并非源于现代医学,许多耐药基因最初是为帮助细菌应对环境压力而形成,时间远早于人类发现和应用抗生素。研究认为,部分耐药基因源自具有重要生理功能的普通细菌基因,例如负责排出有毒物质或运输养分,这些基因在进化过程中逐步获得了抵御抗生素的“次级功能”。

自然“基因防火墙”与人类活动的影响

综述指出,在未受明显干扰的生态系统中,如土壤、湖泊及偏远自然环境,大多数抗生素耐药基因仍局限于特定微生物群落内部,对人类健康的直接风险相对有限。

作者将这种局限性归因于不同细菌之间的“基因组不兼容性”。遗传差异较大的细菌通常难以高效交换并利用彼此的耐药基因,这种天然的不匹配在物种和栖息地之间形成了一道类似“生物防火墙”的屏障,限制了耐药基因的跨界传播。

综述同时指出,人类活动正在削弱这一天然屏障。文章强调,农业生产、废水排放、城市化进程以及全球贸易等因素,显著增强了原本相对隔离环境之间的连通性。

农业与废水系统成关键传播节点

研究认为,医疗和畜牧业中广泛使用的抗生素在多种环境中形成强烈的选择压力,而粪肥施用、废水再利用及环境污染等行为,则为不同来源的细菌提供了汇聚条件,使土壤、动物和人类相关微生物更频繁接触。

在这种背景下,原本局限于环境细菌中的耐药基因更容易转移至致病微生物中。第一作者徐毅指出,人类驱动的栖息地连通性改变了耐药基因扩散的格局,当来自不同环境的细菌在抗生素压力下反复接触时,曾被视为相对无害的耐药基因,可能演变为严重的公共健康风险。

综述特别提到,废水处理厂被视为耐药基因传播的重要“热点”之一。在这些设施中,高密度的细菌群落与残留抗生素并存,为基因交换提供了有利条件。施用粪肥的农业土壤则可能成为另一类“桥梁”环境,使耐药基因从畜禽微生物传播至环境细菌,并最终通过食物、水源或直接接触等途径回流至人群。

并非所有耐药基因风险相同

作者在文中强调,环境中耐药基因的高丰度并不必然意味着高风险。评估公共健康威胁时,需要关注这些基因是否具备迁移能力、是否与人类病原体具有基因组兼容性,以及是否与实际疾病发生相关。

综述指出,识别具有高移动性、可在病原体中稳定存在并与临床感染相关的耐药基因,对于建立有效的监测和控制体系至关重要。

呼吁以生态系统为中心的应对策略

研究团队提出,应对抗生素耐药性需要从生态系统整体出发进行布局。文章呼吁减少不必要的抗生素使用,改进废水处理技术,更加审慎地管理粪肥和污泥,并保护相对原始的生态系统,以作为自然耐药水平的参照基线。

尤国祥在文中指出,抗生素耐药性不仅涉及医疗领域,更是与人类—环境互动方式密切相关的生态问题。作者认为,维护未来世代可用的抗生素资源,依赖于当前对生态系统完整性的保护。

综述最后提出,通过整合进化生物学、微生物生态学和环境科学等研究成果,从“一体健康”(One Health)视角出发,有望为应对当前全球健康领域面临的重大挑战之一提供现实路径。

该综述题为《抗生素耐药基因扩散的进化起源、生态驱动因素及环境影响:“一体健康”视角》,作者为 Yi Xu 等,发表于《Biocontaminant》2025年第一卷,文章编号 e014,DOI 为 10.48130/biocontam-0025-0014。


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