可以与抗生素过招的百变细菌?为谋生存,细菌们都使用哪些技巧?



抗生素是20世纪伟大的医学发明 , 可以治疗各种由细菌性感染导致的疾病 , 自问世以来拯救了无数生命 。 但生物都是不断进化的 , 细菌也是一样 。 人类为了治病使用抗生素杀灭细菌 , 狡猾的细菌 , 便使出浑身解数 , 神出鬼没 , 试图对抗抗生素——这种现象就是细菌耐药 。 今天我们就来看一看 , 为了谋生存 , 诡计多端的细菌都会使用哪些伎俩 。

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【可以与抗生素过招的百变细菌?为谋生存,细菌们都使用哪些技巧?】
面对抗生素 我天生耐药 我们细菌家族中的一些成员 , 由于自身的细胞结构或功能特点 , 天然具备着对特定抗生素的耐药性 。 例如 , 用于治疗危及生命的革兰氏阳性菌感染的达托霉素 , 却对一字之差的革兰氏阴性菌无能为力 。 原因是这两类细菌的细胞质膜组成不同 , 革兰氏阴性菌的细胞膜较难被达托霉素破坏 , 所以它天然耐药 。 我们细菌的保守基因中还可能存在与耐药性相关的基因 。 当抗生素没有出现时 , 这些基因肩负着与耐药无关的功能 , 但当面对抗生素时 , 它们的存在就如同给我们披上了盔甲 , 赋予了我们抵御抗生素的能力 。

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为了获得耐药性我竭力改变自己 如果我们没能天生具有耐药的本领 , 后天就会非常努力 , 或幻化自身 , 或奉行“拿来主义”——捕获其他细菌中的耐药基因 , 来获得耐药性 。 我们常用的手段有4种 。
手段1:大门紧闭 严控输入 一些抗生素会借助外膜孔蛋白的作用进入细菌的细胞 , 为此我们会改变自身细胞的通透性 , 通过突变将编码孔蛋白的基因改变 。 比如令孔蛋白不能正确编码 , 抑制其表达 , 降低其产生数量 , 也可通过替换孔蛋白来限制抗生素的入侵 。
手段2:内部疏导 及时排出 有时 , 一旦抗生素不幸进入我们的细胞 , 可以利用外排泵 , 将其主动转运出细胞 , 来降低胞内抗生素浓度 。 一些外排泵识别特异性较强 , 只能排出少数可识别的抗生素 。 所幸 , 另一些外排泵可将多种结构上不同的底物排出细胞 , 且当外排泵表达量上升时 , 便可实现对多种抗生素更高的耐药能力 。
手段3:乔装打扮 不被识别 当抗生素通过与我们细胞内特定靶标结合的方式来攻击我们 , 我们就可能发生突变 , 给抗生素靶标分子整容“变脸” , 令其不被抗生素识别 。 除了“变脸” , 还可以给靶标分子改变造型——添加一些“装饰”分子来阻止二者都结合 。 即使靶标不幸被抗生素结合 , 一些聪明的同胞也可以从其他细菌中获得与抗生素靶标相似的基因 , 作为替补队员 , 代为发挥正常的功能 , 继续茁壮成长 。
手段4:狭路相逢 重拳出击 当然 , 我们细菌并非一味被动 , 也会向抗生素发起正面攻击 , 产生多种水解酶令其失活 。 这类酶通常会位于我们的一个秘密武器——质粒上 。 质粒就像一辆汽车 , 会带着水解酶在细菌间穿梭、扩散 , 使大家都获得耐药性 。 我们甚至会给抗生素改头换面 , 添加分子修饰它们 , 进而屏蔽它们的作用位点使其丧失攻击我们的武器 。

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我们群策群力努力提高耐药性 上面介绍了我们跟抗生素单打独斗的手段 , 再来说说我们是如何通过群体间不同物种之间的相互作用 , 对抗生素群起而攻之的 。
水解酶失活 全体获益

耐药菌株可以分泌水解酶降低环境中抗生素浓度 , 抗生素浓度下降 , 由红变黄甚至变白
我们的细菌个体可以通过产生水解酶使抗生素失活 , 而当细菌在群落中使用“水解大法”时 , 不仅它自身可以逃过一劫 , 群落中其他原本瑟瑟发抖的細菌 , 也会因环境抗生素浓度下降而存活 。
撑起生物膜“保护伞” 细菌在特定条件下可以形成生物膜 , 使整个群落聚集并包裹在一张由多糖、蛋白组成的膜状物之下 , 如同撑起“保护伞” , 将抗生素阻隔在外 。
绿色的耐药菌株形成一个膜将所有敏感菌株包裹在一起 , 把抗生素阻挡在外
菌种间交流感应 互为补充 群落中的细菌是个有爱的大集体 , 会互相帮助以提高整体耐药性 。 我们可以感应其他同胞分泌的各种化合物(信号分子) , 互补配合 , 调控基因表达 , 耐药能力大大提升 。

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