抗生素

這些神奇的藥物分子可能進化是為了幫助細菌與鄰居交流,而不是殺死它們

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大多數醫學上重要的抗生素來自土壤細菌。傳統觀點認為,泥土微生物進化出這些化合物,作為在我們腳下為食物和領地進行的激烈戰鬥中的致命武器。在過去的15年裡,不列顛哥倫比亞大學的微生物學家朱利安·戴維斯一直持相反的觀點。“它們在交流,而不是戰鬥,”戴維斯說。

他備受尊敬(即使未被完全接受)的理論是,細菌利用我們稱之為抗生素的大部分小分子進行交流。作為證據,戴維斯指出,在自然界中,土壤細菌分泌的抗生素含量極低,遠不足以殺死它們的微生物鄰居。“只有當我們以異常高的濃度使用它們時,我們才發現這些化學物質會抑制細菌,”他解釋說。

此外,在戴維斯位於溫哥華的實驗室中,他的工作人員一直在監聽暴露於低劑量抗生素的細菌中基因活動的爆發。研究人員為他們的細菌配備了發光的lux基因,當其他相關基因活躍時,這些基因會提供熒光訊號;然後他們觀察到這些基因“交換機”在對抗生素暴露的一系列反應中亮起。戴維斯觀察到,這種呼叫和響應活動類似於細胞對激素的反應,或者類似於評估自身數量的“群體感應”細菌。


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“我並不是說這些化合物中的一些不能在自然界中用作武器,”戴維斯說。“但那不是我們所看到的。”他指出,一克土壤包含超過1000種不同的細菌。“它們都在那裡一起茁壯成長,顯然沒有互相殘殺。”戴維斯提出,許多抗生素可能有助於協調細菌活動,例如群集、生物膜形成以及與多細胞宿主的多樣化相互作用。

戴維斯的理論對醫學界來說既意味著好訊息也意味著壞訊息。細菌群落(不僅僅是泥土中的細菌)可能是具有殺菌藥物潛力的化學物質的寶庫。戴維斯和他的同事已經在腸道細菌(如大腸桿菌)中發現了候選分子。但是,對於每一種新的抗生素,可能都已經存在大量的相應抗性基因。畢竟,經常產生和對抗生素產生反應的相同細菌需要保護自己免受潛在毒性影響的機制。在細菌的基因交換世界中,一旦一種新的抗生素開始廣泛用於醫療,這樣的DNA指令很快就會從一個物種跳到許多物種。

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