互动科普

随着抗生素的发明和应用，细菌对抗生素的耐药性很快就表现出来了。人们很容易认为，一定是细菌在抗生素的作用下，基因发生了突变，才导致耐药菌的产生。

曾有一个著名的实验是这样的：在细菌培养液中加入青霉素，当青霉素的浓度为300微克／毫升时，大多数细菌死亡，只有少数细菌可以存活。研究人员将这些细菌分离出来，继续放在相同浓度的青霉素培养液中。一段时间后，开始逐惭增加青霉素的浓度。结果发现，在400微克、500微克／毫升的浓度下，细菌竟然也能逐渐存活下来。以浓度渐增的方法，研究人员对细菌进行耐药性筛选，最终获得了完全耐青霉素的菌种。

上世纪20世纪30年代，经典遗传学理论确立后，拉马克的“获得性遗传”理论就开始走向衰落了。但直到20世纪40年代，在细菌研究领域中，拉马克主义仍大行其道。上述细菌耐药试验似乎更证明了拉马克主义的观点：环境的变化（青霉素）使细菌的性状逐惭产生了变化（耐药），细菌“获得”的耐药性逐渐遗传下去，最终产生了完全耐青霉素的“新种”。

但在1943年，德国科学家麦克斯·德尔布吕克（Max Delbruck）和萨尔瓦多·爱德华·卢里亚（Salvador Edward Luria）的噬菌体试验已经证明，某些细菌对噬菌体的抗性突变是自然发生的，与噬菌体的存在与否无关。另一项果蝇试验也证明，一些抗DTT（二硫苏糖醇，一种很强的还原剂）的果蝇，在接触DTT前已具有了对DTT的耐受性。1952年，著名遗传学家约书亚·莱德伯格（Joshua Lederberg）夫妇用“影印培养法”直接证明了，细菌对青霉素的耐药性是细菌自然随机突变的结果，而与青霉素诱导无关。

莱德伯格夫妇的实验是这样的：先在普通的培养皿上培养细菌，等细菌长满培养皿后，用一个与培养皿同样大小的、无菌的“细菌影印器”压在培养皿的细菌集落上，然后通过这个吸附了细菌的“影印器”，将细菌转移到带有青霉素的培养皿上。

上述操作重复三次，莱德伯格夫妇获得三块影印了细菌的、带有青霉素的培养皿。结果发现，在这三个培养皿上，大部分转移过来的细菌都被青霉素杀死了，因而培养皿的大部分区域没有细菌生长。但有少量的细菌仍能存活，并都在三个培养皿上的相同位置上长出了菌落。显然，这些菌落是由抗青霉素的细菌生长而成的，而这些耐药菌以前从来没有接触过青霉素，因此这就证明，细菌的耐药性与青霉素存在与否无关。

上述实验还证明，在一个细菌群体中，细菌会产生某种自发的突变（这种随机、无方向性的突变是经常发生的），其中一些是抗青霉素的突变，会让细菌获得对青霉素的耐药性。因此，这种细菌对青霉素的耐药性，在青霉素发明以前就存在了，与青霉素的使用并无关系。

拉马克主义的“用进废退”和“获得性遗传”的观点很符合我们的直观理性，它的本质是强调环境在物种进化过程中的主导作用。这与达尔文的“随机突变”、“自然选择”在本质上是不同的。而上述关于细菌耐药性产生机理的研究，将拉马克主义逐出了细菌学这个“拉马克主义的最后堡垒”。

那么，细菌耐药性与滥用抗生素之间的关系是什么呢？现在认为，在某一细菌群体中，存在一些耐药突变的菌株，但它们只是少数，在正常的群体生态中它们不可能无限扩张。因此，大多数感染人体的是非耐药菌株，它们对抗生素敏惑，因此很容易被控制。而大量滥用抗生素会破坏细菌的群体生态平衡，敏感菌株都被杀灭了，耐药菌则开始变为优势菌株。这样，整个菌种就产生了耐药性。

细菌耐药性己成了当代医学的大难题。为有效遏制日益严重的细菌耐药性问题，就应当在人类群体水平上防止抗生素滥用。但这不是一个简单的问题。不少人认为，我们平时尽量少用抗生素，一旦感染了细菌，就可以保持自已对抗生素的敏感性。这实际上是一种认识上的误区。因为耐药菌的出现是群体水平的，一旦某种细菌（如肺炎双球菌）对某种药物（如青霉素）的耐药性已经形成，那么每个感染者感染的都是耐药菌，它们可不管你平时是否“滥用抗生素”。

因此，制止滥用抗生素应是人类的群体行为，只要有相当部分的人在滥用，并最终形成了耐药菌种，所有人都要为因此产生的耐药性买单。

在青霉素发明之初，只要肌肉注射几十万单位的青霉素就能控制细菌感染，到现在初次使用就动则几百万、上千万单位已成常规。防止细菌耐药性这件事的艰巨性和严酷性就在这里。因此，我们必需把细菌耐药性与抗生素滥用的关系讲清楚，使人人都能自觉避免滥用抗生素，这样才能对付耐药菌。（撰文：谢蜀生）

本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》2014年第8期（微信ID：huanqiukexue）。

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