科学家控制细菌突变以保持抗生素的有效性

科学家发现了一种控制细菌突变率的方法，为对抗抗生素耐药性的新策略铺平了道路。

抗生素可以杀死有害细菌;然而，只需一次突变，细菌就会进化出对该抗生素的耐药性，使常见的感染可能致命。

这项新研究今天发表在《PLOS Biology》杂志上，利用高性能计算模拟了 8,000 多年的细菌进化，使科学家能够预测控制突变率的机制。

随后，他们在实验室条件下培养了超过 15,000 个大肠杆菌来测试他们的预测——这个数字是如此之多，如果将这项研究中的所有细菌排列起来，它们将延伸 860,000 公里，或绕地球 20 多圈。

测试显示，生活在人口稀少的社区中的细菌更容易产生抗生素耐药性，这是因为细菌会自然产生一种破坏 DNA 的化学物质——过氧化物。在拥挤的环境中，细胞更密集，细菌会共同努力解毒过氧化物，从而降低导致抗生素耐药性的突变可能性。

这一发现可能有助于开发“抗进化药物”，通过限制细菌的突变率来保持抗生素的有效性。

曼彻斯特大学首席研究员罗文·格林 (Rowan Green) 表示：“抗生素耐药性对人类健康构成了现实挑战。细菌对我们用于治疗感染的抗生素药物迅速产生耐药性，而新药的研发速度却跟不上。”

“如果我们不能让抗生素继续发挥作用，常规手术可能会成为生死攸关的考验，常见的感染将无法治疗。

“通过了解影响突变率的环境条件，我们可以制定策略来保障抗生素的有效性。我们的研究表明，细菌突变率并不是固定的，可以通过改变周围环境来操纵，这对我们对抗抗生素耐药性的征程至关重要。”

过氧化物是许多环境中都存在的一种化学物质，它是这一过程的关键。当大肠杆菌群体密度增加时，它们会共同降低过氧化物水平，保护其 DNA 免受损伤并降低突变率。

研究表明，无法分解过氧化物的转基因大肠杆菌无论群体大小，其突变率都相同。然而，当加入能够分解过氧化物的辅助细胞时，这些转基因大肠杆菌的突变率就会降低。

这项研究以曼彻斯特微生物进化研究中心 (MERMan) 团队的先前研究为基础，该研究表明，细菌种群密度越高，突变率越低。本研究揭示了这一现象背后的具体机制，突出了集体解毒在控制突变率方面的作用。