科学家发现菌群中存在利他行为

　　本报记者 王小龙

　　今日视点

　　一直以来，舍己为人、无私奉献都被认为是人类社会的传统美德而被广泛传颂。而日前美国科学家在《自然》杂志上发表的一项研究却发现，细菌世界里同样也存在着毫不利己的无私之举。

　　让人困惑的耐药性之谜

　　随着青霉素等抗生素类药物的广泛使用，在过去的几年里，诸如MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和不动杆菌这样的“超级病菌”经过几代进化获得了极强的耐药性，已成为医院内主要的感染病原菌。本月初，日本帝京大学医学部附属医院就曾宣布，去年以来仅该院就有46名患者在住院期间感染了对多数抗生素有耐药性的不动杆菌，其中至少9名患者因此丧命。

　　为了弄清细菌耐药性的获得过程及具体机制，美国霍华德休斯医学研究所(HHMI)的詹姆斯·柯林斯和同事以大肠杆菌和诺氟沙星为对象进行了实验。研究人员将大肠杆菌放置在一个可对环境进行精确控制的反应器中进行培养，而后不断向其中增加诺氟沙星以观察细菌的耐药反应。每隔一段时间，研究人员就从反应器中分离出一小部分细菌样本，测试抗生素能够抑制细菌生长的最低剂量，即最低抑菌浓度(MIC)。一般来说，所需最低抑菌浓度高的菌群同样也具有较强的抗生素耐药性。

　　经过一段时间的实验后，研究人员惊奇地发现，除极个别情况外，几乎所有小样本的最低抑菌浓度都低于总样本。在整个菌群中真正对诺氟沙星有耐药性的细菌只有不到1%。细菌的防御机制为何会如此高效？这微不足道的1%是如何让整个菌群都拥有耐药性的？

　　谁为它们撑起了“保护伞”

　　为了破解这一谜团，研究小组按最低抑菌浓度对小样本菌群进行了筛选，对数值较高的菌群的蛋白质进行了分析。结果发现，这些菌群中色氨酸酶的含量极为丰富。色氨酸酶会分解成更小的氨基酸色氨酸，这个过程中的产物之一是一种名为“吲哚”的分子信号蛋白，具有耐药性的大肠杆菌在一定的压力下会释放出这种物质。科学家猜测，或许吲哚正是让其他易感细菌产生耐药反应的“保护伞”。

　　在随后的研究中，科学家们发现，吲哚为易感细菌应对诺氟沙星提供了两种保护方式。一是通过一种网眼结构将诺氟沙星和易感细菌隔离起来，使其无法对细菌发动攻击；二是通过其代谢物打开了细菌抵御自由基的通路，而自由基被认为是多种抗生素破坏细菌DNA(脱氧核糖核酸)、蛋白质和脂肪的主要“利器”，这样，那些普通的易感细菌即便不通过进化也能共享到耐药细菌所具备的耐药功能。因此对那些没有耐药性的细菌而言，吲哚可谓是其最直接的“救命恩人”，而也正因为吲哚的从中作梗，负有“杀敌重任”的抗生素才无功而返。

　　舍己为人也有生物学根据

　　鉴于发现了抗生素真正的“绊脚石”，几轮“厮杀”之后，研究人员又重新开始对具有耐药性的大肠杆菌进行观察。结果发现，由于产生吲哚会耗费大量的能量，与之前相比，耐药性大肠杆菌的生长速度明显放慢。这样看来，具有耐药性的细菌通过发送吲哚帮助其他细菌抵御抗生素似乎纯属“做好事”，它们自身并没有从中获得任何益处。

　　俗语讲“人不为己，天诛地灭”，为什么不具备道德感的细菌会不惜牺牲自己的生存资源来保全整体呢？这不是与“适者生存”的进化法则相违背吗？

　　柯林斯和同事为我们揭晓了答案。其实，细菌的这种利他行为非但没有违反进化法则，更是遗传规律使然。1964年英国生物学家汉密尔顿曾提出了

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