对一种抗生素有抗性的大肠杆菌菌株可以保护附近生长的其他细菌

麻省理工学院的一项新研究发现，在一种含有两种药物的环境中，两种对一种抗生素具有抗性的细菌可以相互保护。研究结果表明，共生是一种不同物种相互作用的现象，可以帮助细菌形成抗药性群落。这是微生物中第一个被称为交叉保护的共生现象的实验证明，这在大型动物中更常见。

研究人员集中于两个菌株的大肠杆菌(E.coli) ，一个抗氨苄青霉素和其它耐氯霉素。这些细菌和许多其他细菌通过产生分解抗生素的酶来抵御抗生素。作为副作用，通过从环境中除去抗生素，这也可以保护不产生这些酶的细胞。“任何时候你都要分解抗生素，就有这种交叉保护的潜力，”Latham家庭职业发展副物理学教授杰夫戈尔说，该研究的高级作者出现在“国家诉讼”杂志上。科学院 5月16日那周。

麻省理工学院的研究小组发现，实际上，两种菌株都可以在存在两种抗生素的环境中存活，即使每种菌株只对一种药物有抗药性。在自然界中也可能发现这种情况，特别是在许多细菌菌株生活在一起的土壤中。“他们每个人都在制造不同的毒素，每个毒素都能抵抗不同的毒素，”戈尔说。“许多抗生素是由微生物产生的，作为土壤中微生物之间发生的战斗的一部分。”

戈尔和共同第一作者Eugene Yurtsev和Arolyn Conwill都是麻省理工学院的研究生，他们也发现两种菌株的种群随着时间的推移而发生振荡。群体振荡在捕食者 - 猎物相互作用中很常见，但在共生相互作用中很少见，例如本研究中所见的交叉保护。

在他们的实验过程中，研究人员每天通过将约1%的人口转移到新的试管中来稀释细菌群，其中添加了新的抗生素。他们发现，虽然细菌总数大致保持不变，但每种菌株的相对百分比存在较大波动，在约三天的时间内变化接近1,000%。

例如，如果氨苄青霉素抗性菌株在循环开始时更加丰富，它会迅速使环境中的氨苄青霉素失活，从而使氯霉素抗性菌株开始生长。一旦另一种菌株膨胀到足以使大部分氯霉素失活，氨苄青霉素抗性菌株才开始生长，此时氯霉素抗性菌株已经超过了氨苄青霉素抗性菌株。

“共生主义表现出振荡，因为在这个周期结束时，在生长周期开始时更加丰富的压力可能会减少，”戈尔说。

在较低的抗生素浓度下，细菌群体可以无限期地以这种振荡模式存活，但是在较高的药物浓度下，振荡使群体不稳定，并最终坍塌。

戈尔怀疑，在人类肠道等自然环境中也会出现类似的人口振荡，因为细菌会随着肠道运动一起离开身体，或者在细菌被降雨冲走时会在土壤中出现。

戈尔的实验室现在正在研究生活在蠕虫线虫中的细菌的这种共生。研究人员还在研究这些类型的种群振荡如何在大的地理区域内同步，以及种群之间的迁移如何影响这种同步。

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