抗生素抗性可以在土壤细菌中自然发生

自20世纪40年代以来，抗生素已经有效地治疗了某些细菌性疾病。但多年来，一些细菌已经对曾经杀死它们的抗生素产生了抵抗力。根据美国疾病控制和预防中心的数据，每年，美国约有200万人感染了抗生素耐药细菌。虽然抗生素耐药性通常被认为是人类和动物过度使用抗生素的结果，但情况并非总是如此。Lisa Durso是内布拉斯加州林肯市农业研究局(ARS)农业生态系统管理研究小组的微生物学家，他最近在草原土壤中发现抗生素抗性细菌，这些细菌很少或根本没有接触过人类或动物。

Durso属于全国范围的ARS科学家网络，负责调查与农业相关的抗生素抗性，分享关键信息并开发解决方案。他们的研究涉及检查与食品安全，动物生产和保护以及环境有关的抗生素耐药性。

在抗药性方面，科学家通常会测量三件事：药物(人们服用或给予动物的抗生素)，“虫子”(可能具有抗性的细菌)和基因(编码抗性的细菌中的DNA指令)。Durso解释说，基因通常存在于细胞中，但并非总是如此。细胞死亡后，基因可以存留在土壤中。

“抗生素抗性细菌和基因天然存在，”Durso补充道。“研究显示土壤样品中的抗生素抗性可以追溯到猛犸象的时代。这是因为抗生素，如青霉素，最初来自真菌或其他细菌 - 天然存在于土壤中。”

根据Durso的说法，确定农场和环境中抗生素抗性来源的一个障碍是测量。在添加了粪肥的土壤中(通过动物或通过传播)中发现的抗生素抗性细菌和抗生素抗性基因提供了关于样本位点(例如饲养场)中当前存在的有价值的信息。值得关注的是，即使粪便中的细菌死亡，它们的基因也可以存留在土壤中。如果没有收集抗生素耐药性的基线水平，那么科学家将难以从自然发生的耐药性中挑选出人类抗生素使用引起的耐药性。

“为了确定食物 - 动物抗生素使用对抗性的影响，在测量农业生态系统的抗性时，必须考虑并减去基线的抗性水平，”Durso说。

为了解决这个问题，Durso和她的团队研究了过去20年来没有人类影响且没有动物放牧的原生草原土壤。该团队与众多合作伙伴(包括土地所有者，学术界人士以及州游戏和公园委员会的工作人员)合作，确定内布拉斯加州东南部的20个原生草原符合这些标准。

从这些地点收集土壤样品并筛选抗生素抗性细菌。所有样品都含有对四环素和头孢噻肟具有抗性的细菌，从草原土壤中分离出的近一半细菌对两种或多种抗生素具有抗性。

“我们实际上测量了土壤中的总DNA，并分离出了所有的DNA，我们认为这些DNA主要来自活细胞，”Durso说。

该发现还包括91%的样本中的一种磺胺类抗生素基因。被认为是人类活动的标志物，尽管在这些位点缺乏人类活动，但该基因仍然存在。

“其他研究表明磺胺类抗生素基因与人类活动有关，可以作为测量的基础，”Durso说。“然而，我们的研究结果表明，如果我们在内布拉斯加州的饲养场看到磺胺基因，我们就不能断定这是由于人类活动，因为我们在这些草原上看到它们的数量相当多。”

Durso补充说，非常需要降低农业环境中的抗生素耐药性。科学家需要确定的第一件事是减少的现实目标 - 他们可以测量的低水平?这些发现为回答这些问题和实施降低农业生产抗生素抗性的策略提供了基础。

“我们希望农场能够对抗生素产生零抗性是不现实的，因为即使在自然环境中，你也会看到阻力，”Durso说。“我们能够利用这些数据为自然发生的情况设定基线。它为我们找到了如何最好地管理农田抗生素抗性的起点。”