細菌的適應力驚人。它在地球上一些最惡劣的地方茁壯成長。從沸騰的間歇泉到遠低於零的冰點。冰洞是最極端的棲息地之一。它是科學家剛開始了解的多種微生物的家。這些冰凍環境可能蘊藏大量遺傳物質，其中大部分尚未被探索。
在羅馬尼亞，研究人員最近檢查了地下洞穴內 5000 年歷史冰層中的一種細菌菌株。透過對抗生素抗藥性模式的分析，他們發現這種古老的微生物可能有助於科學家更了解抗生素抗藥性如何自然發展和傳播。研究結果發表於 微生物學前沿。
「行動 精神桿菌屬 儘管細菌 SC65A.3 起源古老，但它還是從 Scarisoara 冰洞中分離出來的。 「它不僅對許多現代抗生素表現出抗藥性，而且還含有 100 多個與抗藥性相關的基因，」羅馬尼亞科學院布加勒斯特生物學研究所的資深科學家克里斯蒂娜·普卡雷亞 (Cristina Purcarea) 博士說。 “但它也可以抑制對許多重要抗生素具有抗藥性的‘超級細菌’的生長，並表現出具有重要生物技術潛力的重要酶活性。”
古代微生物如何抵抗現代醫學
精神桿菌屬 SC65A.3 屬於一組所謂的冷適應細菌。 精神桿菌屬儘管該屬的一些成員可以引起人類或動物感染，但是，到目前為止，人們對這些細菌如何對抗生素產生反應知之甚少。 「對微生物的研究，例如 精神桿菌屬 從具有千年歷史的洞穴含水層中提取的 SC65A.3 揭示了抗生素抗藥性如何在環境中自然演化。這遠早於現代抗生素的出現，」Purcarea 解釋道。
為了收集這些生物，研究小組從被稱為大廳的洞穴的一部分鑽了一個 25 公尺長的冰芯。保存具有 13,000 年歷史的冰記錄，防止污染 冰樣本被密封在無菌袋中，並以冷凍狀態運回實驗室。在那裡，科學家分離出細菌菌株，並對它們的基因組進行定序，以確定導致極冷的基因。包括與抗藥性和抗菌活性相關的基因。
研究人員隨後針對 10 個不同類別的 28 種抗生素測試了 SC65A.3。這些藥物通常用於治療嚴重的細菌感染或保留。有些與已知的抗性基因或突變有關。這使得該團隊能夠將預測的抗藥性機制與實際的實驗室結果進行比較。 「我們發現的 10 種具有抗藥性的抗生素廣泛用於口服和注射治療。它們在臨床實踐中用於治療各種嚴重的細菌感染，」Purcarea 說。其中包括利福平、萬古黴素和環丙沙星。這是一種用於治療結核病、結腸炎和泌尿道感染等疾病的藥物
SC65A.3是第一個型號。 精神桿菌屬 已發現該菌株對某些抗生素具有抗藥性，例如甲氧芐啶、克林黴素和甲硝唑。這些藥物通常用於治療泌尿道感染和影響肺部、皮膚、血液和生殖系統的感染。該菌株的抗藥性數據表明，適應寒冷環境的細菌可以充當抗藥性基因的儲存庫。這是 DNA 的一部分，可以幫助它在接觸抗生素的情況下存活下來。
冰川融化和抗性基因的傳播
這些發現既帶來了潛在的風險，也帶來了機會。 Purcarea 說：「如果冰融化，這些微生物就會被釋放出來。這些基因可能已經傳播到現代細菌中。這加劇了全球抗生素抗藥性的挑戰。」反過來，它們產生獨特的酵素和抗菌化合物。這可以激發抗生素工業酵素和其他生物技術創新。 」
遺傳分析 精神桿菌屬 SC65A.3揭示了近600個功能未知的基因。這表明還有大量未開發的資源用於發現新的生物過程。研究團隊也鑑定出了 11 個可以殺死或抑制細菌、真菌甚至病毒的基因。
隨著世界範圍內抗生素抗藥性的持續增加，來自古代微生物的見解因此變得越來越有價值。研究保存在冰中的基因組有助於科學家追蹤現代醫學之前抗藥性是如何出現和傳播的。 Purcarea 總結道：“這些古老的細菌對於科學和醫學至關重要，但實驗室中的仔細處理和安全措施對於降低不受控制的傳播風險至關重要。”
