细菌耐药性从何而来?

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凡是生病用过抗生素的人,或多或少都知道耐药性。而人类在与细菌的战斗中,始终面临着道高一尺,魔高一丈的窘境。为何如此渺小的生物体,居然敢于和人类斗智斗勇,它们究竟有什么不可一世的法器?

作为一个生物体,细菌几乎完美呈现了它的简洁美。它们真的是尽量减少自己的身体尺寸,也尽量减少 DNA 的数据量,一大串序列中,80%以上都是用来指导合成蛋白质的,这个在细胞中是非常常见的。

相对真核生物的细胞,典型的体积是细菌典型体积的几万倍。

细菌的基因数量的上限是9000个,通常只有一两千。

细菌有这样一个特性,就是在分裂的过程中,复制 DNA 的时间要比制造细菌内的其它物质,然后一分为二的时间长得多得多。

比如说大肠杆菌,DNA 复制时间大约40分钟,而分裂需要的时间只有20分钟。

对细菌来说,它们在生存斗争中,只要食物充足,制造绝大部分身体物质,多多地复制自己,这个能力并不是它生存斗争的瓶颈。

为了在竞争中多多留下后代,对细菌来说,最好的方式就是拥有一段简洁的 DNA 序列。

细菌在对待自己 DNA 应该有多长这件事上,自我要求如此的严格,凡是环境里用不到的,那几乎必定要被丢弃。

实验证明, 细菌可以在短短10几个小时就选中能维持它生命,并且 DNA 序列最简洁的那个片段,整合到自己的基因中,并且在后续的生存斗争中体现出足够的优势。

而细菌对待自己 DNA 的生存策略,还远不止于此,它们能几乎在短短的10几个小时之后,把质粒中的耐药基因从自己的基因组里头丢弃掉了。

那些曾经感染过大肠杆菌的耐药基因,并不是100%地从这批大肠杆菌的基因序列中完全丢弃掉了,但只要保留一点点火种,在下一次抗生素出现的时候,那些大肠杆菌并不会说只留下那十万分之一或者百万分之一,就是那些还没有丢弃耐药基因的那一点点成员,它们留下。不是,而是会幸存远多于十万分之一比例的成员。

就是因为仅存的那一点点含有耐药基因的成员,会随时随地地把耐药基因通过自身的质粒,散播给这群大肠杆菌。这些片段虽然在没有抗生素的时候,绝大部分细菌不会捡起来给自己装备上,但一旦抗生素出现了,就会被重拾起来。

所以, 在真实的世界里,细菌是很难被环境中出现的化学物质杀灭的。因为它们曾经经历过风风雨雨,总是有少数派保留着不久前的抗性基因片段。这些片段提供了足够多的解决办法,这些办法平时不用则已,一旦用,就纷纷贡献出来,保证整个群落的数量很快恢复。

这就是为什么医学界反复严肃的告诫人们,千万不要滥用抗生素的根源所在。

由上面的分析可以看出,细菌耐药性的产生,完全不像真核生物那样靠自然筛选。从这个意义上,你甚至都可以认为这是一种“智能演化”。

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