那些侵入人體引起疾病的細(xì)菌是我們的敵人,通常情況下,抗生素藥物可以殺死致病菌,治愈疾病。但有時候某些致病菌會產(chǎn)生抗藥性,抗生素藥物無法殺死它們。這種情況下,我們的敵人細(xì)菌就變得更加危險。
撰文 Diana Gutiérrez, Lucía Fernández, Beatriz Martínez, Ana Rodríguez and Pilar García(西班牙高等科學(xué)研究院,阿斯圖里亞斯乳制品協(xié)會)
翻譯 瑪雅藍
編輯/校對 李娟
小黑板
細(xì)菌:很小的微生物,可能對人體有益,也可能對人體有害。
病原體:能夠引發(fā)疾病的微生物。
抗生素:能夠殺死細(xì)菌的化合物。
超級細(xì)菌:對多種抗生素具有抗藥性的細(xì)菌。
噬菌體:需要依靠細(xì)菌進行增殖的一類病毒。
病毒:已知的最簡單的微生物。
噬菌體是一類能夠感染細(xì)菌的病毒,但對人體無害。它們可以鉆進細(xì)菌里繁衍,不斷復(fù)制遺傳物質(zhì),最終破壞細(xì)菌,并釋放出新的噬菌體。這就是噬菌體殺死細(xì)菌的過程。接下來,讓我們了解一下,如何用噬菌體來清除有害菌或者治療感染性疾病。
能抵御抗生素的危險細(xì)菌
細(xì)菌的細(xì)胞很小,只有在顯微鏡下才能看到。在人體的不同部位,生活著很多非常重要的有益菌。例如,皮膚上的有益菌能保護我們的皮膚不受壞細(xì)菌的侵?jǐn)_;腸道里的有益菌有助于消化食物。那些有害健康、引發(fā)疾病的壞蛋細(xì)菌被稱為病原菌。因為細(xì)菌感染得病就醫(yī),醫(yī)生可能會開口服的抗生素藥物,或者會給你來上一針。
抗生素是一類化合物。近一個世紀(jì)以來,抗生素被用來治療人和動物的細(xì)菌感染。與此同時,細(xì)菌也在進化,如同身處一場看不見硝煙的戰(zhàn)爭中,細(xì)菌在不斷地尋找掩護來逃開抗生素的威脅。當(dāng)細(xì)菌受到子彈(抗生素)攻擊時,如果其中某個細(xì)菌能找到盾牌保護自己,它就能活下來(圖1)?;钕聛淼募?xì)菌生長增殖所得到的后代,同樣具備抵抗抗生素攻擊的能力。
所以,如果你生病了,一定要把醫(yī)生開的藥全部吃完,就算病情好轉(zhuǎn)也得繼續(xù)鞏固幾天。這很重要,目的是不能讓戰(zhàn)場上留下“生還者”??股厮幬餁⒉凰赖募?xì)菌又叫超級細(xì)菌。超級細(xì)菌非常危險,因為我們沒有武器來對抗它們。而且這些抗藥菌有傳染性,可能在人群中造成疾病的爆發(fā)和流行,甚至可能在動物中傳播。如今,已經(jīng)有大量細(xì)菌對不同的抗生素產(chǎn)生了抗藥性,嚴(yán)重威脅著全世界的人們的健康。
圖1. 能引發(fā)疾病的致病菌叫做病原菌。細(xì)菌疾病可以用抗生素進行治療??股啬軞⑺来蟛糠旨?xì)菌,但某些產(chǎn)生抗藥性的細(xì)菌能存活下來,它們被稱為“超級細(xì)菌”。“超級細(xì)菌”通過復(fù)制遺傳物質(zhì)而增殖,它們的后代細(xì)菌也全都具有抗藥性。
如何與抗藥菌作戰(zhàn)?
為了避免出現(xiàn)更多的抗藥菌,主要的方案就是正確使用抗生素。要嚴(yán)格遵醫(yī)囑,除非醫(yī)生在處方中明確要求服用抗生素,否則不必服用,這非常重要。此外,為了恰當(dāng)?shù)厥褂每股?,還需要找到新的策略來打敗細(xì)菌,尤其是抗藥菌。幸運的是,大自然中就有這樣的微生物,它們在與細(xì)菌的斗爭中已經(jīng)功成名就,那就是噬菌體。
噬菌體是啥?
噬菌體是眾多病毒當(dāng)中的一種。病毒是最簡單的生命形式。某些病毒能夠感染動物、植物或人體,還有一些病毒能夠感染細(xì)菌,它們被稱作噬菌體。
病毒是很小很小的微生物,需要放大倍數(shù)很高的特制顯微鏡才能被觀察到(見圖2)。雖然我們看不見,但事實上有數(shù)十億噬菌體在我們周圍存在著。噬菌體的數(shù)量龐大,它們生活在土壤里、海洋中或人體內(nèi),可以說無處不在,與我們的日常生活息息相關(guān)。比如,我們每天隨著食物就會吃下很多細(xì)菌和噬菌體!
圖2. 顯微鏡下的噬菌體
不過,不用擔(dān)心,噬菌體不會傷害我們,也不會傷害動物和植物。噬菌體只對細(xì)菌有害,因為它們需要利用細(xì)菌進行生長增殖。噬菌體的增殖過程叫做裂解周期,這個過程非常迅速,甚至只需要30分鐘就能完成一次裂解增殖。那么,在這一過程中,細(xì)菌內(nèi)部究竟發(fā)生了什么呢?如圖3所示,大概有三個不同階段(見圖3)。在裂解周期的最后階段,細(xì)菌嗚呼喪命。所以說,噬菌體是細(xì)菌天然的敵人。
在大自然中,要維持微生物生態(tài)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn),細(xì)菌和噬菌體都不可或缺。就像動物界,捕食者(狐貍)和獵物(野兔)在同一個地方共同生活,只是彼此敵對。
圖3. 噬菌體的繁殖過程。第一步:一個噬菌體遇到了細(xì)菌,就附在上面。第二步:噬菌體的遺傳物質(zhì)進入細(xì)菌,不斷復(fù)制,制造出新的噬菌體。第三步:細(xì)菌中擠滿了噬菌體,把它撐爆啦!
噬菌體可以為我所用嗎?
當(dāng)然。我們能利用噬菌體殺死壞細(xì)菌,就好像使用抗生素一樣,而且噬菌體還具備抗生素沒有的優(yōu)點。例如,抗生素通常能夠殺死不同種類的細(xì)菌,但噬菌體一般只攻擊一種細(xì)菌。因此,噬菌體能殺死壞細(xì)菌,而不影響有益菌。這正是我們所需要的,我們并不希望清除所有的細(xì)菌,只想除掉那些“壞家伙”。
在把噬菌體作為藥物使用前,需要對噬菌體進行研究,以確保它們的安全性。不少科學(xué)家正在進行這方面的研究工作,并發(fā)現(xiàn)了噬菌體的其他作用。比如,可以利用噬菌體清潔醫(yī)院或者工業(yè)場所,因為它們和消毒劑一樣能殺死討厭的細(xì)菌。或許,我們還能把噬菌體加入食物中,使它們發(fā)揮像化學(xué)防腐劑一樣的作用。如果有壞細(xì)菌污染了食物,食物里的噬菌體就會逮著它。在這場捉迷藏似的游戲里,噬菌體是當(dāng)之無愧的大贏家。
現(xiàn)在,你相信噬菌體是對抗壞細(xì)菌的有力武器了嗎?
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審稿人:
Anjishnu(9歲):你好,我叫Anjishnu,我住在圣地亞哥,讀四年級。我喜歡寫作和閱讀,是數(shù)學(xué)粉,對自然科學(xué)也很狂熱。我喜歡讀和汽車或者其他交通工具有關(guān)的書。我喜歡打網(wǎng)球,彈吉他。長大后我想成為發(fā)明家,發(fā)明能夠使我們更健康、使世界更安全的東西。另外,我在試著了解時間旅行的可能性。
本文譯自Frontiers for Young Minds網(wǎng)站。
原文標(biāo)題:Bacteriophages: The Enemies of Bad Bacteria Are Our Friends!
原文鏈接:https://kids.frontiersin.org/article/10.3389/frym.2016.00030
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