病毒中的“益虫”——噬菌体

与细菌的抗争伴随了整个人类的进化历程,为了对抗细菌感染,人进化出了可以防止细菌的直接侵入人体的皮肤角质层,进化出了会分泌溶菌酶和sIgA抗体的上皮细胞来保护脆弱的粘膜防止细菌入侵。此外,胃中强酸性的胃液也可以杀死大量的细菌,防止它们躲在食物的“特洛伊木马”中进入体内。

随着时代的变迁,人类不断发现或发明新的方法来对抗细菌感染。在唐朝,长安城的裁缝就知道把发霉的浆糊敷在不小心划伤的手指上可以防止伤口化脓,使伤口愈合地更快。随着科学的发展,1932年德国科学家格哈德·多马克发现磺胺类药物可以对抗细菌感染,磺胺类药物也就成为了人类历史上第一种人工合成的抗菌药物。1939年,英国科学家亚历山大·弗莱明分离纯化出第一种抗生素盘尼西林(青霉素),随后抗生素逐渐取代了磺胺药,成为最流行的对抗细菌感染的手段。

随着抗生素的大量使用甚至滥用,人类面临着越来越严峻的细菌耐药问题,抗生素的使用甚至筛选出了许多耐药的“超级细菌”。随着这些“超级细菌”在全世界范围内的传播,人类或面临“无药可用”的窘境。

噬菌体是什么?

弱肉强食是大自然的基本规律,而在我们看不见的微观世界,存在着一种神秘的微型捕食者——噬菌体。

噬菌体是一种微小的病毒粒子,顾名思义,这种病毒以细菌为捕食对象。噬菌体会吸附到身边的细菌上,随后将自身的遗传物质注射到细菌体内,利用细菌的身体合成组装更多的噬菌体。在此之后,噬菌体会利用它的裂解酶溶解掉细菌,离开细菌体内重新回到大自然中。

虽然我们用肉眼看不见,但是噬菌体是全世界数量最多的病毒,是地球上最丰富的生命体。噬菌体普遍存在于我们的世界,海洋、土壤、深海火山口、甚至我们喝的水、我们吃的食物中都有。只要是有细菌的地方,作为捕食者的噬菌体都会如影随形。

噬菌体对抗耐药菌的优势?

噬菌体对人和动物的细胞无害,能专一地杀伤细菌,甚至耐药的细菌。这样的特性给许多科学家提供了许多灵感,或许噬菌体也能为人类所利用。

通过筛选野生噬菌体,科学家们已经筛选出许许多多可以杀伤“超级细菌”的噬菌体。更为神奇的是,噬菌体竟然能解除耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、多重耐药铜绿假单胞菌(MDR-PA)和多重耐药鲍曼不动杆菌(MDR-AB)等“超级细菌”的耐药性,使这些细菌重新对抗生素的作用效果敏感。

除了对抗耐药菌很有一套之外,噬菌体还具有“专一”的优点。传统的抗生素不能区分致病菌和益生菌,长期使用会导致的正常菌群失调,反而会有害健康。而每种噬菌体只能杀伤一种或少数几种细菌,当发生细菌感染时,可以使用仅针对致病菌的噬菌体,不影响体内益生菌的平衡。

在美国,已经有食品加工厂通过喷洒针对沙门氏菌的噬菌体来防止肉制品被沙门氏菌污染。在中国,也正在开展使用噬菌体预防和治疗烧伤病人感染的研究。或许在不久的将来,噬菌体作为细菌的天然捕食者会代替抗生素,成为人类对抗细菌的新武器。