研究表明 抗生素抗性基因通过遗传资本主义在大肠杆菌中持续存在

一段时间以来，我们已经知道，过度使用抗生素会通过快速传播抗生素抗性基因，导致细菌抗生素抗性惊人增加。这可能不仅仅是这些基因的传播，更是进化方式促进微生物中基因含量经济性的方式的根本改变。

通常根据进化论，种群中普遍存在的基因是通过自然选择来选择的，具有特定基因的生物的生存是通过经济的、无意义的成本收益分析来决定的。但现在，似乎过度的人类干预正在将细菌变成基因产品的贪婪“基因资本家”，从而推动一个更加意想不到的进化过程。

发表在本刊最新一期《分支系统学》上的一项新研究，分析了大肠杆菌检查的409个不同基因(由大肠杆菌在1884年至2018年间收集)，这是一个涉及29255个菌株的基因组细菌大规模基因数据集，以便各种菌株可以对各种抗生素产生耐药性。研究人员研究了赋予抗生素耐药性的基因一旦获得，是否会在细菌谱系中大量存在(这种现象被称为“遗传资本主义”)，或者一旦它们不再需要生存，是否会通过正常的进化过程消失。它被称为“稳定选择”。

在一个正常的、不受干扰的世界中，进化过程会纠正细菌基因组的变化，以解决“成本”问题。通过添加一个额外的基因，通过添加细菌的过程增加了额外的成本。自然选择可以在变化和更大或更长期的生存参数(例如，更快的增长和更多的繁殖)之间取得平衡，理论上，“稳定选择”过程应该通过有助于消除不必要成本的基因来主导市场。

帮助细菌抵抗抗生素化合物(其他微生物释放的抗生素，现在已经用于人类医学和农业的抗生素)的各种基因可能已经存在了十亿多年，但它们对细菌的生存从未如此重要。广泛存在于细菌基因组中。根据进化理论，预计这些基因就像细菌工具箱中携带的巨大且高度可维护的工具一样，在不再需要时会趋于消失。

发现“稳定选择”不再是抗生素耐药基因的进化法则。

北卡罗来纳大学夏洛特分校的生物信息学和基因组学教授卡罗尔格罗特贝尔克(Carol grotte belk)和该研究的通讯作者丹尼尔詹尼斯(Daniel Janis)表示，“细菌不断受到其他微生物的竞争压力，它们在争夺资源和空间，或者防御攻击。”。“大肠杆菌的能量预算非常紧张——据说，即使在基因中添加额外的碱基，也会使细菌谱系变得不适合。

他说：“在缺乏抗生素选择力的情况下，细菌谱系将会进化，并失去赋予抗生素耐药性的基因——任何不需要的东西。这是一个稳定的选择——细菌谱系应该恢复到野生型，或者通过选择性力量被消灭。”是的。

然而，恰恰相反，在过去134年的大肠杆菌进化史中，这项研究发现，通过长期选择，更有可能保留赋予抗生素耐药性的基因变化，而不是丢失它们。

詹尼斯说，“我们检查的大多数基因都是在细菌谱系中获得的，但很少是丢失的。”“想象一下携带所有这些基因(有时多达30个)会如何影响细菌的进化适应性。”

虽然增加细菌耐药性并不是什么新鲜事，但詹尼斯指出，这种现象的范围表明，大规模的人类干扰正在导致大量基因ho产物的出现，这些产物赋予了抗生素耐药性，这在正常的进化压力下是不可能的。

詹尼斯说，“自从抗生素工业化以来，我们已经看到，让大肠杆菌繁荣或存活的成本需要一个或多个——或多达30多个抗生素抗性基因。”“我们通过抗生素产业化施加的压力非常大。”

然而，这项研究也表明，并非所有赋予大肠杆菌耐药性的基因都受到新进化压力的相同程度的影响。这项研究跟踪了基因赋予耐药性的五种不同方式，并测量了这些宽泛抗生素类别之间的差异，即它们是否从稳定选择推向了基因资本主义。

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