微生物之间长期处于战争状态：这些细胞必须争夺生存空间、获取充足营养以维持功能和生长。因此，许多微生物会产生能够杀死其他微生物的化合物。例如，已知存在一类仅感染细菌细胞的病毒——噬菌体，它们能摧毁宿主细胞；同时也有大量细菌能生成杀菌抗生素。
然而细菌极易对药物产生耐药性，并将这种特性传递给其他细菌细胞。抗生素耐药性细菌感染正成为日益严重的全球性问题，预计未来规模将进一步扩大。科学家们多年来一直在寻找新型抗生素，但药物开发过程充满挑战。研究人员通过研究细菌产生的化合物取得了一些突破。
由于部分细菌在实验室中极难培养，本项发表在《自然·生物技术》期刊的新研究巧妙绕过了细菌培养难题，直接采集大量土壤样本并应用先进基因技术。科学家成功从土壤样本中提取出高质量的大型微生物DNA片段，随后采用长读长纳米孔测序技术分析长度达数万碱基对的序列——这比传统工具的分析长度提升约200倍。传统方法通常需将DNA切割成小片段再重组，而细菌基因组本就微小且土壤中存在海量细菌基因组，这种创新方法使研究人员获得更优成果。他们得以以前所未有的方式观察完整细菌基因组，揭示出多种生物分子的遗传序列。
凭借这些新颖的细菌遗传数据资源及尖端测序分析技术，研究团队发现了两种潜在新型抗生素。尽管还需大量工作验证其安全性和有效性，但该研究展示了如何充分利用自然资源开发创新药物。洛克菲勒大学基因编码小分子实验室负责人、该研究通讯作者肖恩·F·布雷迪表示："我们终于拥有了探索此前人类无法触及的微生物世界的技术，这不仅是观察数据，更已将其转化为潜在有效的抗生素。这仅仅是突破的开端。"
该研究第一作者、博士后研究员扬·布里安补充道："我们主要关注小分子作为治疗手段的应用，但其价值远超医学范畴。可培养细菌的研究曾推动现代世界发展，如今我们首次得以观察和利用占多数的不可培养微生物，这将引领新一代科学发现。"
人工智能技术也正应用于该领域。计算工具已被用于从海量药物候选物中筛选最佳抗生素，研究者还证实生成式人工智能可用于设计新型抗生素。
消息来源：洛克菲勒大学，《自然·生物技术》
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