在当今的医学领域，抗生素是对抗细菌感染的关键。这些由细菌和真菌产生的强效化合物是抵御微生物攻击的天然屏障。一组研究人员深入研究了糖肽抗生素的复杂世界，揭示它们的进化起源。糖肽抗生素是对抗耐药病原体的重要资源。Demi Iftime博士和Martina Adamek博士领导了这个跨学科项目，由Evi Stegmann教授和Nadine Ziemert教授指导，并得到了澳大利亚莫纳什大学Max Cryle教授和Mathias Hansen博士的支持。

利用先进的生物信息学，研究小组试图破译古代糖肽抗生素的化学蓝图。通过了解它们的进化轨迹，研究人员正在寻找能够指导未来医学应用抗生素发展的见解。该团队的研究发表在最新一期的《自然通讯》上。

追踪进化路径

“抗生素产生于不同生物之间持续不断的进化拉锯战，每一种生物都在努力战胜或遏制对手的传播，”Evi Stegmann解释说。为了探索这一点，研究人员使用了糖肽抗生素teicoplanin和万古霉素，以及来自特定菌株的相关化合物。这些由氨基酸和糖构成的化合物会破坏细菌细胞壁的结构，最终导致细菌死亡。值得注意的是，替柯planin和万古霉素对许多人类病原体表现出这种效力。

简而言之，科学家经常将物种组织成一个进化树结构来说明它们之间的关系。同样，研究小组构建了已知糖肽抗生素的家谱，通过编码其蓝图的基因簇将它们的化学结构联系起来。利用生物信息学算法，他们推断出这些抗生素的假定祖先形式——他们称之为“古霉素”。通过重建他们认为产生古霉素的遗传途径，研究小组成功地合成了这种化合物，并在测试中显示出了抗生素的特性。Ziemert评论说:“重建这样一个古老的分子是令人兴奋的，就像让恐龙或长毛猛犸象复活一样。”

将进化与实用性联系起来

Stegmann说:“一个有趣的发现是，所有的糖肽抗生素都源于一个共同的前体。”此外，古霉素的核心结构反映了替柯planin的复杂性，而万古霉素的核心结构更简单。我们推测，最近的进化简化了后者的结构，但其抗生素功能保持不变，”Ziemert补充道。这类抗生素虽然对产生它们的细菌有益，但由于其复杂的化学成分，需要大量的能量。在保持效率的同时简化这种复杂性可能会带来进化优势。

研究人员细致地追踪了这些抗生素的进化及其潜在的基因序列，研究了创造功能性分子所需的关键步骤。在与澳大利亚科学家的合作下，其中一些步骤在实验室环境中被复制。Ziemert说:“这次穿越时间的旅程揭示了对细菌抗生素途径进化和大自然优化策略的深刻见解，从而导致了现代糖肽抗生素。”“这为我们利用生物技术推进这一关键抗生素群提供了坚实的基础。”