细菌如何竞争和合作塑造抗生素耐药性

新的计算模拟表明抗生素对细菌群落的影响取决于邻近物种是否具有竞争或合作关系，以及它们的空间排列。耶鲁大学的Sylvie Estrela和佐治亚理工学院的Sam Brown在PLOS计算生物学中介绍了这些发现。

生活在附近的细菌可能具有竞争性相互作用，例如争夺有限的资源，或合作(共生)相互作用，例如一种物种产生作为另一种物质的产品。之前的研究调查了竞争如何影响细菌群体对抗生素的反应，但对共生关系的潜在作用知之甚少。

为了解决这个问题，Estrela和Brown采用了计算方法。他们修改了现有的细菌生长模型，以便可以用来预测抗生素抗性和抗生素敏感物种之间的竞争或共生相互作用如何影响两种群落对抗生素治疗的反应。

模拟显示，在两个竞争物种之间，抗生素处理抑制敏感物种，同时有利于抗性物种的生长。然而，在共生关系的背景下，由于它们的相互依赖性，用抗生素击打敏感物种也抑制了抗性物种。

研究人员还发现，个别细菌细胞的空间排列影响了他们对抗生素的反应。一些抗性物种采用针对抗生素的解毒策略，这可能导致附近敏感细胞的交叉保护。模拟表明，这种交叉保护在共生的敏感和抗性物种中更有效，因为共生者在生长时倾向于混合，而竞争或非相互作用物种倾向于分离。

“对微生物感染的生态学知之甚少，特别是病原体的作用以及它们如何与宿主的常驻微生物相互作用，”Estrela说。“我们希望我们的研究结果能够引起人们对这样一个事实的关注，即应用抗生素的社区生态和空间环境对治疗成功至关重要。”

接下来，研究人员将在实验室中测试他们的模拟预测，并使用结果来改进模型，以便他们可以测试新的想法并产生新的假设。