從發(fā)現青霉素以來(lái)，人類(lèi)用于抵御疾病的抗生素已達到數百種。然而，一個(gè)嚴峻的問(wèn)題是——致病的細菌對抗生素的抵抗力在增強，許多抗生素對細菌感染已無(wú)能為力，而新型抗生素的開(kāi)發(fā)速度卻并不理想。在未來(lái)，我們是否會(huì )遭遇“沒(méi)有抗生素的世界末日”？這正是一些科學(xué)家在泥沼中，在海洋深處，在冰川下尋找更多微生物的原因，他們試圖借此來(lái)尋找新的抗生素。

抗生素或無(wú)法消滅細菌

    1928年的一天，英國科學(xué)家弗萊明偶然看到有個(gè)培養皿中的細菌沒(méi)有均勻分布在底部，而是有一塊“豁口”。他研究發(fā)現，原來(lái)這個(gè)培養皿被霉菌污染，而霉菌釋放出的化學(xué)物質(zhì)導致其周?chē)募毦鸁o(wú)法生長(cháng)——這種化學(xué)物質(zhì)就是青霉素，第一個(gè)被人類(lèi)發(fā)現的抗生素。

    隨后，人們從眾多的細菌中提取了越來(lái)越多的抗生素，甚至開(kāi)始人工改良一部分抗生素的化學(xué)結構，以增強療效。在戰爭中，由于抗生素可防治傷口的感染，美國甚至把青霉素的研制放在與研制原子彈同等重要的地位上。多年來(lái)，抗生素挽救了許多被病菌感染的患者，成為臨床醫療中不可或缺的藥物。

    然而，隨著(zhù)人們對抗生素的大量使用，細菌對抗生素的抵抗力也越來(lái)越強，許多抗生素對細菌感染已經(jīng)無(wú)能為力。有研究顯示，1980年的美國肺炎鏈球菌對青霉素的耐藥率為5%，1997年時(shí)已增長(cháng)到44%。對其他抗生素，細菌也不斷表現出新的耐藥性。細菌的耐藥性問(wèn)題越來(lái)越復雜。例如，美國曾用當時(shí)還未上市的新抗生素“奎奴普丁/達福普丁”做臨床試驗時(shí)發(fā)現，竟然已有部分細菌對這種從未使用過(guò)的新藥產(chǎn)生了耐藥性。研究人員認為，這可能與動(dòng)物飼料添加劑里有類(lèi)似成分有關(guān)。

    實(shí)際上，從發(fā)現青霉素以來(lái)，至今人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現了7000多種抗生素，然而真正投入使用的只有180余種。一個(gè)嚴峻的問(wèn)題是：抗生素的開(kāi)發(fā)速度遠遠不及感染耐藥菌病患的數量增長(cháng)速度，并且目前的一些藥物已經(jīng)無(wú)法對抗耐藥性越來(lái)越強的感染性病菌。感染耐藥性病菌的患者越來(lái)越多，而新的抗生素越來(lái)越少，對這樣的惡性趨勢，人們似乎愈來(lái)愈無(wú)力阻擋。有科學(xué)家預測，在未來(lái)10年或20年以?xún)?，一些細菌進(jìn)化出的抵御機制將有可能對抗人類(lèi)消滅它們的撒手锏——抗生素。未來(lái)，也許會(huì )有一些細菌將無(wú)法用現有的抗生素來(lái)“消滅”。

耐藥性是細菌的生存抗爭

    從人們開(kāi)始使用青霉素起，細菌就在與人類(lèi)的“戰爭”中節節敗退，抗感染治療進(jìn)入了新紀元，抗生素成為抗感染治療最有力的武器。然而，在這場(chǎng)戰役中，細菌并非束手待擒，它們也在不斷地變化，直至發(fā)展出抵御抗生素的能力。

    就像人類(lèi)會(huì )抵抗外來(lái)侵害一樣，細菌產(chǎn)生耐藥性其實(shí)也是它們保護自身的自然反應。隨著(zhù)抗生素的廣泛應用，細菌對每一種新藥的耐藥性都會(huì )逐漸增加，這是自然界的普遍規律。

    實(shí)際上，天然就具有耐藥性的細菌在自然界中并不多，與為數眾多的普通細菌相比，它們并不占有生存上的優(yōu)勢，然而，一旦大量使用抗生素，普通的細菌很快就會(huì )被殺死，而少量的耐藥細菌則能生存并大量繁殖。

    在農業(yè)、畜牧業(yè)、水產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域，濫用抗生素也同樣會(huì )殺滅敏感的細菌，使耐藥菌生存并大量繁殖，這些菌株的耐藥性也會(huì )通過(guò)直接接觸或食物鏈傳遞給人。因此，細菌耐藥性的發(fā)生和發(fā)展是抗生素廣泛應用，甚至濫用的結果。

    而且，這些耐藥菌會(huì )將耐藥基因傳遞給下一代，甚至傳遞給其他細菌。

    微小的細菌，是以什么方式來(lái)抵御抗生素的呢？

    它們有很多種保護自己的方式。有些細菌會(huì )形成一套外排機制，將進(jìn)入細胞內的抗生素主動(dòng)排出體外，這樣抗生素就無(wú)法對其產(chǎn)生傷害，像大腸桿菌，銅綠假單胞菌，金黃色葡萄球菌等都有好幾種將抗生素排出體外的系統，這種方式也是細菌產(chǎn)生多重耐藥性的主要機制。

    另外一些細菌能夠產(chǎn)生特殊的化學(xué)物質(zhì)——水解酶和鈍化酶，水解酶能使抗生素的分子結構發(fā)生變化，令其失效，而鈍化酶則會(huì )修飾抗生素的結構，使其不容易與細菌結合，從而無(wú)法抑制細菌蛋白質(zhì)的合成，逃避被殺滅的命運。

    更有一類(lèi)細菌會(huì )將自己包裹起來(lái)。它們分泌一種蛋白質(zhì)，在自身外部形成一層生物膜。這層生物膜像盾牌一樣，將抗生素與細菌隔離?？股責o(wú)法接觸到細菌，自然無(wú)法殺滅細菌。有些細菌產(chǎn)生的保護膜還能吸附鈍化酶，這會(huì )更進(jìn)一步削弱抗生素的作用。

極端環(huán)境中的生物或是曙光

    過(guò)去的幾十年中，我們所使用的抗生素多是來(lái)自于大自然。人們曾經(jīng)嘗試合成類(lèi)似物來(lái)對抗細菌，但這完全沒(méi)法與自然界幾十億年進(jìn)化出來(lái)的多樣性相提并論。因此，英國伯明翰大學(xué)的微生物學(xué)家勞拉·皮多克說(shuō)：“我們就快彈盡糧絕了?！?/p>

    然而，絕境之處似乎總能看見(jiàn)曙光。那些處于極端環(huán)境中的生物有著(zhù)人們需要的物質(zhì)。

    早在四十年前，在黃石國家公園沸騰的水中，人們就發(fā)現了水生棲熱菌的存在，這種菌類(lèi)后來(lái)被用于制造一種特殊的聚合酶；美國加利福尼亞卡爾斯巴德的龍舌蘭洞穴內的酸性湖中充滿(mǎn)金屬離子，但一種頑強的青霉菌株卻存活了下來(lái)，它能產(chǎn)生抑制肺癌細胞生長(cháng)的化合物；從生活于露天礦坑有毒水體中的真菌和細菌中分離出來(lái)的另一種化合物伯克利酸，能減緩50%卵巢癌細胞的增長(cháng)速度。

    在位于智利北部的阿塔卡瑪沙漠里，有超過(guò)1000種培養物能夠在脫水和極強紫外線(xiàn)的輪番轟炸下存活；霍奇遜湖的冰川水下沉積物中生物量也遠超預期；地殼深部也聚集了另一個(gè)巨大的微生物生態(tài)系統。

    這些跡象表明，我們所發(fā)現的抗生素生物也許只是大自然的冰山一角。在那些難以抵達的領(lǐng)域，我們難以想象的惡劣環(huán)境——有著(zhù)極端溫度、鹽度和黑暗的外界條件，仍存活著(zhù)繁盛的生物?！拌b于我們今天使用的抗生素最初發(fā)現時(shí)，是可培養細菌的生長(cháng)副產(chǎn)品，而我們所培養的細菌還不到地球上細菌的1%，因此還有許多潛在的解決辦法?！泵绹腥静W(xué)會(huì )斯皮爾伯格博士如是說(shuō)。

    盡管已經(jīng)開(kāi)始搜尋更多自然界中在極端環(huán)境中生存的生物，在短期內我們仍無(wú)法從中獲取更多需要的物質(zhì)?？股匾廊皇侨藗冡t療事業(yè)的必需藥品，在臨床醫療中充當著(zhù)不可替代的角色。如果僅僅心存僥幸而把希望寄托在極端生物身上，那么人類(lèi)無(wú)疑是在自掘墳墓。大自然為我們積攢了難以計數的瑰寶，并不是等待著(zhù)人類(lèi)自私地去掏空。

    人類(lèi)與細菌的對抗仍在，感染性病菌的防御系統也無(wú)時(shí)無(wú)刻不在更新。美國醫學(xué)研究院曾提出，耐藥細菌將成為“全球公共衛生和環(huán)境大災難”，世衛組織更稱(chēng)之為“沒(méi)有抗生素的世界末日”。除了抗生素，我們對抗細菌的手段乏善可陳。這是一場(chǎng)至今還不分伯仲的戰役，如果人類(lèi)還未意識到這一點(diǎn)，依然盲目地濫用抗生素，那么這場(chǎng)戰役的勝者也許不會(huì )是人類(lèi)自己。