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噬菌体是感染细菌的病毒,在人类与致病细菌之间的伟大战争中,它们可以充当双方的盟友。 可以将破坏其宿主细菌的噬菌体用作抗菌疗法,补充或替代抗生素。另一方面,由于噬菌体本质上是将DNA从一种细菌携带到另一种细菌的小胶囊,因此它们可以传播使细菌对抗生素产生耐药性的基因。
上面的图像显示了一个噬菌体的程式化绘图。 DNA是包含在顶部二十面体头部中的漩涡。噬菌体以不同的方式工作。有些噬菌体进入其细菌宿主并将它们的基因组整合到细菌DNA中,很高兴与宿主一起定居并复制。另一些则在细菌内部繁殖以产生新的噬菌体基因组,然后从宿主中爆裂出来并传播。其他噬菌体在其生命周期的不同阶段结合了这两种策略——在情况良好时与细菌一起复制,并在任何压力迹象时传播并破坏宿主。
由于许多抗生素天然存在于环境中,因此抗生素耐药基因也存在并且可以在噬菌体内部携带。此外,土壤中的天然细菌栖息地可能会通过农业径流和动物饲养操作暴露于医用抗生素。这些抗生素在自然环境中移动时会被稀释,这使得它们遇到的细菌更有可能开始选择并传播耐药基因。 在城市污水、河水以及医院的排水中都发现了含有抗生素耐药基因的噬菌体。 噬菌体无处不在。
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进一步探索自然界的抗生素耐药性揭示了一些有趣的模式。比较来自海洋、土壤、淡水、人类粪便和废水处理厂的样本,显示所有环境中都发现了一系列噬菌体基因组。土壤细菌中对 B-内酰胺类抗生素(包括青霉素衍生物)的耐药性最高,并且在废水处理厂中也相当频繁地发现。相比之下,在人类粪便中高度发现了对四环素类抗生素的耐药性,而在任何其他环境中都很少发现。
抗生素耐药性通常在临床环境中进行研究,但重要的是要认识到它存在于各种环境栖息地中。许多抗生素已经存在于环境中,因为它们被细菌用来防御自身,而另一些则通过农场和医院渗入自然界。了解抗生素耐药性的来源,以及它如何在细菌种群中传播,对于制定有效的策略来对抗耐药性并最大限度地减少其对公共卫生的影响至关重要。
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参考文献:Balcazar JL (2014) 环境中作为抗生素耐药基因载体的噬菌体。PLoS Pathog 10(7): e1004219。 doi:10.1371/journal.ppat.1004219