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澳确认滥用抗生素加速细菌进化 产生超级抗药菌

  据《连线》杂志报道,澳大利亚科学家经研究发现过度使用抗生素可加速细菌进化速度,进而提高出现超级细菌的可能性。研究指出,我们生存的环境存在大量抗生素,在它们的影响下,细菌正以较几十年前更快的速度进行进化。变异速度加快将产生新的抗生素抗性以及其他无法预知的变化。

  此项研究由澳大利亚麦考瑞大学和悉尼科技大学的两位遗传学家——迈克尔·吉林斯和哈特奇·斯托克斯进行。研究指出,使用抗生素致使细菌出现耐药性,过度使用能够加快细菌变异速度,导致耐药性更为普遍,同时以不可预知的方式影响病原体。研究发现将刊登在6月出版的《生态学与进化趋势》杂志上。

  吉林斯和斯托克斯表示,人类服用的药物或者消费品中的药物成分最后进入下水道,它们不受废物处理影响,成为水循环的一部分。动物服用的药物也是如此。在美国,动物药物中的抗生素占到抗生素使用总量的80%,农田使用的肥料通常也含有大量抗生素。

  具有耐药性的细菌显然具有进化优势,随着时间的推移,这种细菌的数量将日益增多同时不断发生进化,致使耐药性达到接近危机的程度。在这种情况下,历史上出现的疾病灾难——例如肺结核和肺炎——将卷土重来。细菌因进化具有更强的耐药性,导致医生可用的能够发挥效用的药物越来越少。细菌之间可以轻易交换遗传物质,遏制抗生素的基因不仅在病原体内发现,同时也存在于整个微生物群落。

  根据吉林斯和斯托克斯的研究,在充斥着抗生素的环境下,自然选择不仅青睐于拥有超级细菌基因的细菌,同时也青睐于拥有较快变异速度的细菌,更快的变异速度提高了出现超级细菌的可能性。

  科学家指出很多因素都可导致细菌更具有可进化性。当受到环境的压力时,细菌便会出现所谓的“SOS反应”(也称应急反应),修复DNA,诱导新的变异。此外,细菌也可以通过整合子的“混合搭配”进行变异。一个细菌体内可能含有数百个整合子,绝大多数在任何给定时间都处于休眠状态,但在对压力做出反应时,沉睡的整合子便进入活跃状态。另一个导致细菌变异的因素是侧向基因转移,即遗传物质在细菌之间自由漂浮,个体基因以这种方式进行交换,例如“耐药基因”NDM-1。2010年,印度出现NDM-1,几乎所有普通抗生素都对它无可奈何。

  英国卡迪夫大学微生物学家马克·托勒曼指出这些变异机制会让细菌付出很大代价。他说:“这种变化实际上是在走下路坡,对细菌的基因组有害。”托勒曼对NDM-1进行了研究。但吉林斯和斯托克斯认为,对于很多细菌来说,由于抗生素的普遍存在,这种代价是值得的。吉林斯说:“这能够改变决定更高可进化性是否值得的标准成本-结余方程式。很显然,遭到破坏但仍然活着要比死亡好的多。”

  研究人员表示,变异速度加快将产生新的抗生素抗性以及其他无法预知的变化。吉林斯说:“我们在论文中描述的过程适用于细菌基因组中的所有基因,不仅仅是那些与抗性有关的基因。根据我们的研究发现,即使不是绝大多数,也会有大量致病性病原体加快变异速度。”

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