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生物学家说,影响人类健康的微生物之间的进化战争
发布时间: 2015-08-17     来源: 每日科学

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印第安纳大学

摘要:

健康专家多年警告,过度使用抗生素创建 能够抵抗药物治疗感染的'超级病菌。现在科学家们发现,微生物之间无形的战争可能也会迎头赶上人类的交火。

健康专家已警告多年,过度使用抗生素创建"超级细菌"能够抵抗药物治疗感染。

但现在印第安纳大学的和其他地方的科学家发现,微生物之间无形的战争可能也会迎头赶上人类的交火。

国际生物学家法拉 Bashey-维瑟在 《皇家学会哲学会会报》杂志上发表的最近一篇文章中讨论了这场冲突。

"细菌并不只是为了抵御新的药物而变异,它们也在不断与其他微生物竞争。印第安纳大学布卢明顿的文学和科学学院的生物系助理科学家Bashey-维瑟说。

其结果是,人类被迫试图追赶。

举个例子,在某些情况下,高度耐抗生素细菌 MRSA 或耐甲氧西林金黄色葡萄球菌被证明由于与其他微生物竞争而抵制治疗。

在文章中,Bashey-维瑟说,最近在欧洲进行的一项研究发现, MRSA 菌株的一个品种不断变化后,在被感染的宿主体内变得耐万古霉素了。一种天然抗生素保留打击最严重的感染,万古霉素最初是由 Eli Lilly Co. 1953 年从的婆罗洲的传教士收集的土壤中分离出来的。

该项研究中的新突变株通过产生一种生长抑制毒素取代原始的 MRSA 菌株。这些毒素,称为抑菌素,是细菌用于与基因相似的微生物竞争的一种常见的防御机制。然而,为了对抑菌素作出反应,变异出的第三种菌株对毒素产生了抗性,巧合的是其对万古霉素也有了抗性。

这种新的菌株能抵抗药物 — — 作为其和宿主进化互动的副作用,是一个有别于进行抗生素治疗时直接产生耐药性的更典型路径的过程。

Bashey-维瑟说,"越多的科学家了解塑造变异的可能病原体的进程,他们将越能够预测他们的治疗会保持有效的时间长度。"

医师通常使用一个"还原"的方法来对抗感染,她补充说。他们识别病原体,然后用最有效的方法去阻止它。

但是,在有效的同时,这种方法也可能产生意想不到的后果。

"我们越来越意识到,有害的细菌我们身体的生态系统或菌群的其中一部分,"她说,"广谱抗生素也会消灭许多有益的细菌种类 — — 或更糟糕的是,创建给新物种的进入提供机会的不受保护的空间,造成严重破坏。

微生物的进化竞争也可以造福人类健康 Bashey 维瑟说。

"其他的研究正渐多地跟踪一个人生病,而另一个用于有益菌群的存在而不生病的情况。"她说,"这些益生菌或好细菌,通过攻击引起疾病的细菌来防止感染。“

Bashey-维瑟说,使用较少致命细菌去战胜引起疾病的微生物,是使用"替代疗法"的基础。该过程是类似于新的治疗方法,如粪便移植,在结肠内窥镜下,从一个捐助者的粪便样本中,对患者引入可以恢复健康的肠道菌群。该过程是针对危及生命的疾病,如梭状芽胞杆菌艰难梭菌感染或 CDI 越来越常见的治疗方法。

印第安纳州印第安纳波利斯医学院临床医学助理教授莫妮卡 · 费舍尔报告称该疗法大约 90%的治愈率。在 2012 年,她建立第一批粪便移植项目之一,且目前在运作该项目。该项目用健康的微生物拓展病人的"肠道菌群"

在印第安纳大学布卢明顿,Bashey 维瑟的研究重点是极小物种的奇怪的生命周期也可能产生关于细菌之间的竞争对生物的影响的大的学问。

该物种是在其生命周期取决于细菌的斯属杀虫线虫。这些蛔虫,携带少量的细菌属线虫在那些人的肠子吊的袋子里,不能成长,直到他们进入一种昆虫体内且释放出细菌。这种细菌有助于杀死和消化昆虫,创建一个线虫可以成熟和繁殖的环境。

这些微小的寄生虫的生命周期是相当疯狂的,在像我们自己对微生物的依赖的很多方面一样,不可能无菌," Bashey-维瑟说。其工作已经揭示其竞争动力学:在这些昆虫内的细菌可以保持一个单一株内的物种多样性。

"越是我们理解这些动态,我们将越了解遗传多样性及保护生物多样性。"她补充说。

故事来源:

上述帖子从印第安纳大学提供的材料转载。注材料可能会被编辑内容和长度。

引用文献:

Farrah Bashey. Within-host competitive interactions as a mechanism for the maintenance of parasite diversity: Figure 1.. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 2015; 370 (1675): 20140301 DOI: 10.1098/rstb.2014.0301

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