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养殖真菌的蚂蚁可能蕴藏着对抗耐药微生物的秘密

一些种类的蚂蚁寄生有共生细菌,这些细菌能产生杀死真菌的抗菌化合物。

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切叶蚁将植被搬运到它们的巢穴。该物种为了生存而耕种真菌。图片来源:Ivan Kuzmin/Shutterstock

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2017年,内华达州的一名女子死于一种相当常见的细菌感染——肺炎克雷伯菌。她的死亡并非由于医疗疏忽或疏忽;相反,它是在尽力治疗后发生的。她的感染被证明对医生们使用的所有抗生素药物都具有抗药性,NPR 报道称。他们最终用尽了26种不同的药物——这种细菌对所有药物都具有抗药性。

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抗生素耐药性是科学家们在全球范围内高度关注的问题。提出的解决方案众多,有时也来自意想不到的地方。例如:欧洲的一组科学家说,我们应该向蚂蚁学习。

这并非遥不可及。一些种类的蚂蚁寄生有共生细菌,这些细菌能产生杀死真菌的抗菌化合物。这种关系已经持续了数百万年,而入侵的真菌尚未对其产生抗药性。相比之下,人类在短短几十年内就看到了抗药性的产生。

蚂蚁抗生素

抗生素耐药性问题正在日益严重,无论是在美国还是在全球。美国疾病控制与预防中心(CDC)估计,每年有200万美国人感染至少一种抗生素耐药的感染,其中约2.3万人因此死亡。

问题的关键在于自然选择。细菌最终会进化出抵抗旨在杀死它们的药物的能力,使我们医疗武器库中的又一件武器变得无用。

但这就是蚂蚁发挥作用的地方。研究人员表示,通过研究一群养殖真菌的蚂蚁,他们发现了一种巧妙的策略来避免产生抗药性。

一种特殊的蚂蚁“部落”,称为叶切叶蚂,在数百万年来一直在耕种特定种类的真菌作为食物——如此之久,以至于这两个物种在进化上已经相互依赖。但它们的作物容易受到其他侵略性真菌的入侵,这些真菌会杀死它们的食物来源。为了反击,蚂蚁依靠与它们共生的Pseudonocardia Streptomyces 细菌,这些细菌产生抗真菌化合物。这种关系已经持续了数千年,而真菌从未产生过抗药性。

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研究人员表示,秘密在于细菌实际上制造了几种略有不同的抗真菌化合物。它们都起作用,但它们之间细微的差异使得入侵的真菌无法对所有这些化合物都产生抗药性。而且这些化合物会随着时间的推移不断演变,保持足够的差异以避免产生抗药性,同时仍然能有效地控制真菌。

这与人类制造的抗生素化合物形成对比,后者完全相同,因此更容易产生抗药性。这些发现暗示,我们应对当前抗生素危机的解决方案之一可能在于学习如何足够地改变我们的药物,使侵略性细菌无法对其产生耐受。

作者确实指出,蚂蚁的目标与人类在对抗微生物方面的目标略有不同。蚂蚁的目标仅仅是控制真菌的生长,而不是像我们对待病原体那样彻底消灭它们。

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而且,蚂蚁在不同的化合物方面比人类有更大的灵活性。

“最后,也是最残酷的一点是,叶切叶蚂没有道德约束,”作者在他们的研究中写道。“并非所有在这场军备竞赛中涉及的个体都必须生存。”

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但它们的“混合搭配”策略为人类世界预防抗菌耐药性提供了一种不太微妙的暗示。有时,你只需要一点点不同。

该研究发表在期刊《生态学与进化趋势》

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