饥饿的细菌清除环境抗生素污染

对于患有严重细菌感染(如和脑膜炎)的人来说，抗生素可以挽救生命。这些药物对细菌是致命的 - 但是一些细菌通过对抗生素产生耐药性而反击，一些细菌不仅抵抗猛烈攻击，而且将致命药物转化为食物。

科学家对细菌如何安全地消耗抗生素几乎一无所知，但华盛顿大学圣路易斯医学院的新研究阐明了这一过程中的关键步骤。

研究人员表示，研究结果于4月30日发表在“自然 - 化学生物学”杂志上，可能为消除陆地和水中的抗生素提供新方法。环境抗生素污染会增加耐药性并破坏我们治疗细菌感染的能力。

“十年前，我们偶然发现细菌可以吃抗生素这一事实，每个人都对它感到震惊，”资深作者，分子微生物学和生物医学工程的病理学和免疫学副教授Gautam Dantas博士说。“但现在它开始变得有意义了。它只是碳，无论哪里有碳，有人会想出如何吃它。现在我们已经了解了这些细菌是如何做到的，我们可以开始考虑如何利用这种能力去除抗生素，从而造成伤害。“

耐药性是一个严重且恶化的问题，有可能将医疗保健恢复到尚未发现抗生素且传染病成为全球死亡的首要原因的时期。

现代工业和农业实践通过用活性药物使环境饱和来加速抗生素抗性的增加。在和中国，它们共同生产世界上绝大多数的抗生素，制药厂有时会将含有抗生素的废物转移到当地的水道中。在美国，一些农民在他们的动物饲料中添加抗生素以帮助他们的牲畜生长，从而产生装载药物的废物。

细菌很容易分享遗传物质。因此，当抗生素渗入水和土壤时，常驻细菌通过在社区中传播抗生素抗性基因来应对。

Dantas，博士后研究员和第一作者Terence Crofts博士及其同事想要了解一些环境细菌如何不仅能够抵抗抗生素，而且能够以抗生素为食。他们研究了四种远缘相关的土壤细菌，这些细菌在单独使用青霉素的饮食中都能繁殖。青霉素是第一种被发现的抗生素，但由于抗药性而逐渐失宠。青霉素家族的其他成员如阿莫西林和氨苄西林仍然有效且广泛用于治疗细菌感染。

研究人员发现了三组不同的基因，这些基因在细菌吃青霉素时变得活跃，但在细菌吃糖时却不活跃。这三组基因对应于细菌用于将致死化合物转化为膳食的三个步骤。

所有的细菌都是通过中和抗生素的危险部分开始的。一旦毒素被解除武装，他们就会剔除美味部分然后吃掉它。

了解将抗生素转化为食物所涉及的步骤可以帮助研究人员生物工程细菌清除被药物污染的土壤和水道，从而减缓耐药性的传播。天然吃抗生素的土壤细菌很挑剔，难以使用。但是，一种易处理的物种，如大肠杆菌，可能会被设计成以污染土地或水中的抗生素为食。

Crofts和Dantas表明它们可以使大肠杆菌在青霉素上存活和繁殖。这种细菌通常需要糖，但通过一些基因改造和添加一种关键蛋白，它在青霉素的无糖饮食中繁盛。

“通过一些智能工程，我们可以修改细菌来分解环境中的抗生素，”克罗夫特说。

任何此类生物工程项目都必须包括加快抗生素食用过程的计划。土壤细菌自然地从环境中去除抗生素的方式是有效但缓慢的。他们无法处理制药厂和污水处理厂附近的抗生素数量。

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