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耐药菌株的出现是群体水平上发生的事件 精选

已有 9163 次阅读 2014-8-8 14:39 |个人分类:科普|系统分类:观点评述| 抗生素, 耐药菌

        耐药菌株的出现是群体水平上发生的事件                              


40年代起,隨着抗生素的发明和应用,细菌对抗生素的耐药性就立即表现出来。人们很容易想到,一定是细菌在抗生素的作用下,其基因发生了突变,导致耐药菌的产生。

 

一个著名的实验是这样的:在细菌培养液中加入青霉素,在终浓度为300微克/毫升时,大多数细菌死亡,只有少数细菌可以存活。将这些细菌分离出来,继续在相同浓度的青霉素培养液中生长一段时间后,开始逐惭增加青霉素的浓度。结果发现,细菌逐步在400微克、500微克/毫升浓度下也都能存活。以这样药物浓度惭增的方法对细菌进行耐药筛选,最终获得了完全耐青霉素的菌种。

 

20世记30年代,孟德尔-摩尔根经典遗传学的确立,在遗传学中拉马克主义的“获得性遗传”理论就开始走向衰落了。但直到20世纪40年代,在细菌学领域中,拉马克主义仍大行其道。上述这个细菌耐药试验似乎更肯定了拉马克主义的观点:环境的变化(青霉素)使细菌的性状逐惭产生了变化(耐药),这种耐药的“获得性”遗传下去,并最终得到了完全耐青霉素的“新种”。

 

但是,在1943年德尔布吕克(DelbruckM)和卢里亚(Luria SE)的噬菌体试验已经证明,某些细菌对噬菌体的抗性突变是自然发生的,与噬菌体的存在与否无关。另一项果蝇实验也证明,一些抗DTT的果蝇在接触DTT前已具有了对DTT的耐受性。1952年著名遗传学家箂登伯格(Lederberg)夫妇用“影印培养法”直接证明了细菌对青霉素的耐药的产生是细菌自然随机突变的结果,而与青霉素诱导无关。

 

他们的实验是这样的:先在普通的平皿培养基上培养细菌,等细菌长满平皿后,用一个与平皿同样大小的、无菌的“细菌影印器”压在平皿的细菌集落上,然后再用这个影印器将附着其上的细菌转移到加有青霉素的细菌培养平皿上;上述的操作重复三次,获得三块影印了细菌的带青霉素的培养皿。结果发现,在这三个细菌培养平皿上大部分转移过来的都被青霉素杀死了,而没有细菌生长。但有少量的细菌仍能存活,并都在三个平皿上的相同位置上长出了菌落。显然,这些菌落是由抗青霉素的细菌生长而成的。而这些抗性细菌以前从来没有接触过青霉素,因此证明细菌的抗药性与青霉素存在与否无关。这个实验证明,在一个细菌群体中,有某些细菌会产生某种自发的突变(这种隨机、无方向性的突变是经常发生的),使它们获得了对青霉素的抗性。这种对青霉素的抗性在青霉素发明以前就存在了,与青霉素的使用并无关系。

 

拉马克主义的“用进废退”和“获得性遗传”的观点是很符合我们的直观理性的。它的本质是强调环境在物种进化过程中的主导作用。在物种变异和生存选择上,都是环境至上论。这与达尔文的“隨机突变”,“自然选择”在本质上是不同的。上述关于细菌耐药性产生机理的研究,将拉马克主义逐出了细菌学这个“拉马克主义的最后堡垒”。

 

那么细菌耐药性与滥用抗生素之间的关系是什么呢?现在认为,在某一细菌群体中,存在一些抗药突变的菌株,但它们只是少数,在正常的群体生态中它们不可能无限扩张。因此,大多数感染人体的是非抗药菌株,它们对抗生素敏惑,因此很容易被控制。而大量滥用抗生素的结果破坏了细菌的群体生态平衡,敏感菌株都被杀灭了,耐药株则开始变为主要优势菌株。这样,整个菌种就变成了耐药菌株。细菌耐药性己成了当代抗感医学的重大问题,为有效遏制日益严重的细菌耐药性的问题,就应当从整体上防止抗生素的滥用。但这不是一个简单的问题。

 

不少人认为,我平时尽量少用抗生素,一旦惑染了细菌,就可以保持自已对抗生素的敏感性。这实际上是一种认识上的误区。因为耐药菌株的出现是群体水平上发生的,一旦某菌(如金黄色葡萄球菌)对某种药物(如青霉素)的耐药菌株已经形成优势菌群,每个感染者感染的都是这种耐药的金葡菌,用青霉素治疗就无效,它可不管你平时是否“滥用抗生素”。据报告,在40年代青霉素刚使用时,几十个单位剂量就可以有效地控制金葡菌的感染,而目前即使是一个从末用过青霉素的孩子,一旦感染就需用上千万单位的青霉青剂量。因此,制止滥用抗生素应是人类的群体行为,只要有相当比例的人在滥用,并形成了耐药的优势菌株,所有的人都要为因此而产生的耐药性买单。防止细菌耐药性这件事的艰巨性和严酷性就在这里。


据报载“世界卫生组织2011年曾发出警示称,中国住院患者的抗生素使用率高达70%,远远高于30%的国际水平。如果再不遏制抗生素滥用,将不仅是中国的灾难,可能引发全球的灾难因此,我们必需把细菌耐药性与抗生素滥用的关系讲清楚,使人人都避免抗生素的滥用,更有效地遏制细菌耐药性的产生。


本文己在《环球科学》2014年8月号发表

 




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