哥斯达黎加两种树懒中人类-野生动物生态互作塑造大肠杆菌种群及耐药基因组

【字体: 时间:2025年07月04日 来源:npj Antimicrobials and Resistance

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  本研究聚焦抗生素耐药性(AMR)生态传播机制,以哥斯达黎加二趾树懒(Cholocepus hoffmanni)和三趾树懒(Bradypus variegatus)为模型,首次揭示其携带的大肠杆菌(E. coli)耐药谱与生态行为、人类活动距离的关联。研究发现二趾树懒分离株携带tet(A)、blaTEM-1B等9种耐药基因(ARGs),且AMR水平与人类聚居区距离呈负相关,而三趾树懒虽无ARGs却表现40%磺胺耐药,暗示未知环境选择压力。该成果为野生动物AMR传播预警提供新视角,发表于《npj Antimicrobials and Resistance》。

  

在抗生素耐药性(AMR)全球蔓延的背景下,自然生态系统作为耐药菌储库的作用日益凸显。作为"哨兵生物"的大肠杆菌(E. coli),其耐药基因在环境中的传播路径仍存在认知空白。哥斯达黎加作为生物多样性热点地区,其标志性物种——活动范围广的二趾树懒与栖息地固定的三趾树懒,为研究人类-野生动物生态互作如何影响AMR传播提供了理想模型。

来自西班牙康普顿斯大学等机构的研究团队,通过对47只野生树懒(32只二趾树懒和15只三趾树懒)直肠样本的大肠杆菌分离培养,结合全基因组测序(WGS)和空间分析,首次系统描绘了树懒携带大肠杆菌的耐药基因组特征。研究发现二趾树懒分离株对磺胺甲恶唑(SMX)、四环素(TET)等6类抗生素呈现3.1%-25%耐药率,且携带tet(A)、qnrS1等9种ARGs;而三趾树懒虽无检出ARGs却表现40% SMX耐药。空间分析显示AMR水平与人类聚居区距离显著负相关(β=-0.0017, p=0.0277),证实人类活动对耐药基因传播的驱动作用。

研究采用四大关键技术:1) 基于Sensititre EUVSEC?板的14种抗生素表型检测;2) Illumina HiSeq 2500平台全基因组测序;3) 通过ResFinder和CARD数据库进行ARGs注释;4) 结合GIS的空间统计分析,以行政区质心为参考点评估人类活动影响。

结果部分核心发现:

  1. 细菌鉴定与AMR表型评估
    二趾树懒分离株对SMX耐药率最高(25%),并检出2株耐5类抗生素的MDR菌株;三趾树懒仅对SMX耐药(40%)。

  2. 大肠杆菌种群结构
    发现5个新序列型(ST),其中ST12527在4只三趾树懒中高度保守(SNP差异仅42-52)。二趾树懒菌株呈现更高遗传多样性(27个ST/32样本)。

  3. 耐药基因与质粒含量
    二趾树懒9.4%分离株携带ARGs,包括介导四环素耐药的tet(B)和喹诺酮耐药qnrS1;三趾树懒虽未检出ARGs但质粒携带率达93.3%,提示潜在环境适应机制。

  4. 生物与地理因素
    GLM模型显示人类活动距离是AMR唯一显著预测因子(p=0.0277),而物种、年龄等因素无统计学意义。

讨论与意义
该研究揭示树懒生态行为差异导致AMR传播风险分化:二趾树懒因广泛活动范围和杂食习性更易获取ARGs,而三趾树懒的SMX耐药可能反映区域环境压力。发现的无人类干扰区域的敏感菌株,为划定AMR生态屏障提供依据。研究创新性在于:

  1. 首次建立树懒生态行为-ARGs获取的量化关联;
  2. 发现ST12527等高保守菌株,提示野生动物特有菌株传播模式;
  3. 证实即使无直接接触,人类活动仍通过环境压力驱动野生动物AMR。


该成果为理解AMR生态传播提供新范式,强调保护原始生境对遏制耐药基因扩散的双重价值——既维护生态系统健康,也保障公共卫生安全。

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