细菌如何对抗生素产生抗药性 - Kevin Wu

观看全集：http://ed.ted.com/lessons/how-antibiotics-become-resistant-over-time-kevin-wu

此时此刻，你身边有数以万亿计的微生物——细菌。很多细菌是无害的（甚至是有益的），但十分棘手的是一些“超级细菌”——它们对抗生素产生了抗药性，这对于未来医学来说是一个极大的挑战。细菌的抗药性是从何而来的呢？Kevin Wu详述了其发展过程。

此TED课程由Kevin Wu做演讲，Brett Underhill做动画。

如果我告诉你，你周围有数以万亿计的细菌，你会怎么想？

这是真的。

细菌这种微生物，是地球上最初出现的

几种生命形态之一。

尽管只由一个细胞构成，

细菌的生物量要比地球上全部植物和动物加起来还要多。

而且它们几乎无处不在：

地上、水里、你家厨房的台子上、你的皮肤上，

甚至你的体内。

但是，不要惊慌。

尽管你体内的细菌数量要比你身体的细胞的数量多十倍，

很多细菌是无害的，

甚至是有益的，有些细菌帮助消化食物，有些可增加免疫力。

但也有些有害细菌会引起感染，

轻则造成身体不适，重则引起致命的流行病。

幸运的是，人类已发明了神奇的药物来抗击细菌感染。

这种药物即抗生素，它由化学物质人工合成，或在霉菌中自然形成。

这些抗生素通过干扰细菌细胞壁合成，

或介入像蛋白质合成等重要的生理活动来抑制或杀灭细菌，

抗生素在发挥作用时不会对身体细胞产生伤害。

20世纪抗生素的使用

使以前被看作是致命的疾病得以轻松治愈。

但今天，越来越多的抗生素

逐渐失效。

哪里出问题了？

抗生素的失效与其本身无关，而是与其“抗击”的细菌有关，

其中的奥妙来自达尔文自然选择学说。

同其他生物体类似，单个细菌会有随机的基因突变。

很多这样的基因突变对生物体自身是有害或无效的，

但时有发生的是，基因突变会为其带来

生存的优势。

对单个细菌而言，使其对特定抗生素产生抗药性的基因突变

会让它获得极大的生存优势。

无抗药性的细菌被消灭后，

（这在含抗生素较多的环境中极易发生，如医院）

越来越多的空间和资源

使得抗药性细菌生存下去，并将有抗药性的基因

传递给后代。

繁殖不是细菌产生抗药性的唯一途径；

许多细菌在消亡前会释放出DNA，其他细菌会将该DNA摄为己有，

也有些细菌采用一种叫“接合”的方法，

通过连接菌毛来分享基因。

一段时间以后，抗药性基因大量繁殖，形成超级细菌菌株。

那么，有多少时间留给我们阻止超级细菌的形成？

对一些细菌而言，超级细菌已经形成了。

例如，金黄色酿脓葡萄球菌的某些菌株

（这种细菌会引发各种疾病，如皮肤感染、肺炎、败血症）

已经转变为MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌），

对β-内酰胺抗生素（如青霉素、甲氧西林、苯唑青霉素）有耐药性。

这是因为突变的基因代替了

β-内酰胺抗生素通常靶向和联结的蛋白质，

MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）才得以保持
其细胞壁的畅通。

其他超级细菌，如沙门氏菌，

有时甚至可产生类似β-内酰胺的酶，

在抗生素发挥作用前分解抗生素。

又如大肠杆菌的某些

可造成腹泻或肾衰竭的菌株，

可通过有效地阻止任何物质进入其细胞

来使抗生素（如喹诺酮）失效。

但也有好消息。

科学家们努力的步伐先于细菌产生抗药性的“步伐”，

而且尽管近几年新抗生素的发展速度减慢，

WHO（世界卫生组织）已赋予发展新型疗法优先权。

其他科学家在研究替代方法，

如噬菌体疗法，或使用疫苗来预防感染。

最重要的是，限制不必要和过量的抗生素使用，

如轻微感染可靠自愈、

改变用药习惯来阻止医院获得性感染，

可极大程度上改善现状，因为无抗药性的细菌的存活

对抗药性细菌而言是竞争关系。

在抵抗超级细菌的“战争”中，抑制其增长有时要比

一个进化的“军备竞赛”有效。