現在,棕熊牙齒DNA顯示,在20世紀50年代抗生素被引入後,這種藥物幾乎立刻就滲透到瑞典最偏遠的森林。這項新發現可以幫助科學家更好地解抗生素耐藥性的傳播,這是一個會對人類健康產生重大影響的全球性問題。
未參與該研究的德國馬普學會人類歷史研究所考古學家James Fellows Yates表示,這項研究是一個很好的例子,說明人們可以利用古代DNA解決現實世界的問題。
為了收集樣本,微生物學家Jaelle Brealey花了很長時間研究瑞典國家博物館收藏的1842年的熊頭骨,並尋找它們牙齒上能夠代表牙垢或牙菌斑的東西。為了更好地瞭解棕熊的飲食和健康,人們已經對這些殘留物進行了十多年的研究。“在人牙上,它看起來是一大塊,但在熊的牙齒上,它是一層膜。”Brealey說。
Brealey和合作者收集了82只熊的牙齒。他們將表面的膜刮到鋁箔上,分析並發現了生活在動物口中的多種細菌群落,即口腔微生物群。研究人員還發現了抗生素耐藥性基因——這是細菌對環境中的抗生素做出反應後進化而來的。
樣本分析結果令研究人員十分震驚:1951年引入抗生素後,瑞典各地的抗菌素耐藥性似乎出現了爆炸式增長。從醫院到農場,幾乎各地都在使用這類藥物,它們也被用來治療牲畜疾病。到1970年,瑞典每年生產4萬多公斤抗生素。
熊的牙齒為接下來發生的事情提供了記錄。抗生素的廣泛使用導致耐抗生素細菌的增加。研究人員在《當代生物學》上報告說,1951年至1970年的牙齒樣本中,細菌所含的抗生素耐藥基因是之前樣本的兩倍。“當人類開始使用抗生素時,它就會進入環境。”論文合著者、烏普薩拉大學遺傳學家Katerina Guschanski說。
Guschanski 說,這些熊也是抗生素耐藥性的衡量標準。世界衛生組織稱抗生素耐藥性是“全球健康、糧食安全和發展的最大威脅之一”。令科學家驚訝的是,即便是生活在距離人類居住地數百公里的熊,其牙齒樣本中的耐抗生素細菌也幾乎和離人類較近的熊一樣多。
這項研究並沒有說明這是如何發生的,但Guschanski和Brealey推測,農田徑流汙染了水源,或者飢餓的熊以含有抗生素的獵物為食。“不管發生了什麼”,Guschanski 說,“它蔓延到了整個森林地區。”
斯德哥爾摩古遺傳學中心古遺傳學家David Dez del Molino說,利用動物樣本DNA測量環境變化有很大的應用前景。“利用歷史樣本獲取你無法透過其他方式獲得的資訊是關鍵。這使得這項研究非常突出。”Yates也同意這一觀點,因為可以瞭解生物如何隨著時間的推移對環境汙染做出反應。
不過,抗生素耐藥性的故事有一個令人驚喜的結局。瑞典從1986年開始限制對家畜使用抗生素,並從1995年開始規範人類和動物用抗生素的銷售。該國的抗生素生產和使用隨後顯著下降。這一趨勢在熊身上也可以看到:生活在2000年代中期的熊,有關抗生素的耐藥性標記更少。
對Guschanski來說,這是自然可以被“治癒”的跡象。“我們總是認為人類把一切都搞砸了。”她說,“但如果人類做了正確的事情,就有機會扭轉局面——至少在應對抗生素耐藥性方面是這樣的。”(唐一塵)