厲害了，病毒里也有我們的朋友?。o少年的科學(xué)前沿
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(shí)候某些致病菌會(huì)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(xiǎn)。
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(huì)）
翻譯 瑪雅藍(lán)
編輯/校對(duì) 李娟
小黑板
細(xì)菌：很小的微生物，可能對(duì)人體有益，也可能對(duì)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(jí)細(xì)菌：對(duì)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(jìn)行增殖的一類病毒。
病毒：已知的最簡(jiǎn)單的微生物。
噬菌體是一類能夠感染細(xì)菌的病毒，但對(duì)人體無害。它們可以鉆進(jìn)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(xiǎn)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(hù)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?yàn)榧?xì)菌感染得病就醫(yī)，醫(yī)生可能會(huì)開口服的抗生素藥物，或者會(huì)給你來上一針。
抗生素是一類化合物。近一個(gè)世紀(jì)以來，抗生素被用來治療人和動(dòng)物的細(xì)菌感染。與此同時(shí)，細(xì)菌也在進(jìn)化，如同身處一場(chǎng)看不見硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)中，細(xì)菌在不斷地尋找掩護(hù)來逃開抗生素的威脅。當(dāng)細(xì)菌受到子彈（抗生素）攻擊時(shí)，如果其中某個(gè)細(xì)菌能找到盾牌保護(hù)自己，它就能活下來（圖1）?；钕聛淼募?xì)菌生長(zhǎng)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(chǎng)上留下“生還者”?？股厮幬餁⒉凰赖募?xì)菌又叫超級(jí)細(xì)菌。超級(jí)細(xì)菌非常危險(xiǎn)，因?yàn)槲覀儧]有武器來對(duì)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(dòng)物中傳播。如今，已經(jīng)有大量細(xì)菌對(duì)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(jìn)行治療。抗生素能殺死大部分細(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(jí)細(xì)菌”?！俺?jí)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(yùn)的是，大自然中就有這樣的微生物，它們?cè)谂c細(xì)菌的斗爭(zhēng)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(jiǎn)單的生命形式。某些病毒能夠感染動(dòng)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(shí)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(huì)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(huì)傷害我們，也不會(huì)傷害動(dòng)物和植物。噬菌體只對(duì)細(xì)菌有害，因?yàn)樗鼈冃枰眉?xì)菌進(jìn)行生長(zhǎng)增殖。噬菌體的增殖過程叫做裂解周期，這個(gè)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(gè)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(yùn)轉(zhuǎn)，細(xì)菌和噬菌體都不可或缺。就像動(dòng)物界，捕食者（狐貍）和獵物（野兔）在同一個(gè)地方共同生活，只是彼此敵對(duì)。
圖3. 噬菌體的繁殖過程。第一步：一個(gè)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(jìn)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(diǎn)。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(duì)噬菌體進(jìn)行研究，以確保它們的安全性。不少科學(xué)家正在進(jìn)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(chǎng)所，因?yàn)樗鼈兒拖緞┮粯幽軞⑺烙憛挼募?xì)菌?；蛟S，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(huì)逮著它。在這場(chǎng)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(duì)抗壞細(xì)菌的有力武器了嗎？
參考文獻(xiàn)：
[1] Nikaido, H. 2009. Multidrug resistance in bacteria. Annu. Rev. Biochem. 78:119–46. doi:10.1146/annurev.biochem.78.082907.145923
[2] Kutter, E., De Vos, D., Gvasalia, G., Alavidze, Z., Gogokhia, L., Kuhl, S., et al. 2010. Phage therapy in clinical practice: treatment of human infections. Curr. Pharm. Biotechnol. 11:69–86. doi:10.2174/138920110790725401
[3] García, P., Martínez, B., Obeso, J. M., and Rodríguez, A. 2008. Bacteriophages and their application on food safety. Lett. Appl. Microbiol. 47:479–85. doi:10.1111/j.1472-765X.2008.02458.x
審稿人：
Anjishnu（9歲）：你好，我叫Anjishnu，我住在圣地亞哥，讀四年級(jí)。我喜歡寫作和閱讀，是數(shù)學(xué)粉，對(duì)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(zhǎng)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(shí)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
Copyright Policy：CC BY 3.0
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