出品：科普中国
制作：地球观察团
监制：中国科学院计算机网络信息中心
最近，智商逆天的霍金大大又开始“恐吓”我们。霍金在《卫报》再发警告性文章称，我们目前正生活于人类历史上最危险的时期，人口过剩、气候变化、流行病等都是人类将要面临的严重威胁。霍金表示，我们所发展的科学技术将可能毁灭我们的地球。在此之前，霍金大大曾发过“外星人威胁论”，表示目前科学家轻易尝试联系外星人是一件幼稚而危险的事情，会把人类带入灭绝的灾难之中。
除了霍金所担心的外星人、流行病等，可能灭绝人类的还有小行星撞击地球。根据地质学的科学判断，小行星（或大型陨石）撞击地球曾快速地灭绝掉庞大的恐龙家族，人类自然也存在遭遇这种惊天灾难的可能。但在外星人和惊天陨石来临前，人类的最大威胁是你捏不死的超级细菌。随着人类滥用抗生素问题的日益严重，超级细菌进化的环境越来越完善，霍金在《卫报》上所说的人类将面临流行病等问题的严重威胁可能会在不久的将来发生。
抗生素滥用致“超级细菌”不断出现
自从英国细菌学家弗莱明于1928年发现青霉素以来，各类抗生素已经保护人类免受致命细菌伤害70多年。然而，随着时间推移，对抗生素产生抗性的“超级细菌”正不断涌现，抗生素也正逐渐失去优势。仅在美国，每年就有至少200万人被超级细菌感染，其中2.3万人死亡。如果任其发展，超级细菌2050年杀死的人类将达到1000万人，造成的经济损失超过100万亿美元。
后抗生素时代：细菌抗药性如何破？
很多时候，我们已经习惯了抗生素的存在，比如进行剖腹产、器官移植手术等。但是在没有抗生素的世界，任何人都将陷入危险中。现在，许多人开始讨论后抗生素时代，那时候哪怕微小的伤口感染，抗生素也会无效。为了应对抗药性细菌，我们正在寻找新的武器，比如只攻击细菌的病毒、纳米粒子、基于不同生物免疫系统产生的微小蛋白等。这些武器都各有优缺点，为此研究人员正探索新的使用方法。
细菌并非总是需要被杀死才能变得无害，有些治疗方案是专门针对细菌的武器开发的。虽然细菌依然存在，但其危险会降低，免疫系统就可以对付它们。如果药物并非以杀死细菌为目标，细菌就不会太过激烈地抵御药物的入侵。如果细菌的抵抗不太积极，它们产生抗药性的时间就会更长。
许多细菌可以分泌毒素以伤害宿主细胞。最常见毒素就是孔隙形态毒素，它可在细胞上打孔。 研究人员从红血细胞中提取出靶膜，并将其包裹住纳米颗粒。红血细胞外壳充当诱饵，吸引毒素攻击看似健康的细胞，它们就可像海绵那样吸收这些毒素。在老鼠身上的测试显示，这种吸收毒素的纳米海绵不会伤害老鼠。
纳米粒子通常利用塑料或银等金属制作，也可通过破坏细菌的保护细胞膜或DNA削弱细菌。纳米粒子很容易使用， 因为它们可以自我复制。但与传统抗生素相比，纳米粒子的成本更高，将它们导向身体的正确位置也不容易。此外，还要确保制造纳米粒子的材料不能触发免疫系统反应，并且随着时间推移分解，不会在身体中积累。
替代疗法也可以帮助现有抗生素变得更高效。科学家们正研究利用纳米粒子递送抗癌药物和抗生素。抗生素在体内扩散，剂量太大时会产生严重副作用。而有了纳米粒子，你可以针对病变部位集中给药。数以千计的药物分子可以被填充到单个纳米粒子中，它们可以对细菌发动持续攻击。这意味着，在不增加剂量的情况下，药物能够发挥更大疗效。
这可以有效压制细菌的抗药机制，因为在这种“药物风暴”中，它们根本没有时间进化出抗药机制。问题是，纳米粒子和其他许多工具都被免疫系统视为威胁。纳米粒子的体型非常像病毒，我们的身体实际上已被训练出来，本能地会清除这些纳米粒子。科学家们将纳米粒子伪装成血小板碎片，从外表上看就像迷你细胞。
某些细菌会被血小板吸引，并将它们劫持以迷惑免疫系统。伪装成血小板的纳米粒子同样可以吸引细菌，引诱它们入侵，然后用药物杀死它们。
直接攻击细菌
可是有时候，不必如此拐弯抹角，许多传统抗生素的替代品可以直接杀死细菌，比如人造版的抗菌肽，它是微生物、植物以及动物免疫系统中的重要组成部分。这些化合物可攻击病原菌的膜，也可以对细菌内部造成破坏。
科学家们已经从名为被囊海洋动物身上发现无毒的抗菌肽。添加少数氨基酸后，这种抗菌肽可以帮助治疗感染抗药性大肠杆菌和葡萄球菌的老鼠，同时增强老鼠的免疫系统。抗菌肽对许多病原菌都有效，细菌很难对其产生抗性。
抗菌肽的成本很高，研究人员希望通过编程微生物而非依赖机器以更廉价的方式制造它们。可是，许多人担心抗菌肽也会危及宿主细胞。就像许多抗生素的替代品那样，将抗菌肽直接送到病变区也是个巨大挑战。短期内，更为可行的方式是局部应用。
削弱细菌的另一种方法就是抹杀它们的抗药性，专门捕食细菌的病毒——噬菌体可被用于执行这项任务。噬菌体又被称为高效的“细菌杀手”，但研究人员可利用基因工程技术赋予噬菌体新的能力，恢复细菌对传统药物的敏感性。经过重新编程的噬菌体可以锁定细菌中的抗药性基因，削弱其能力或杀死细菌。随着抗药性细菌被清除，其余细菌就可利用抗生素治疗。
细菌抵抗药物的另一种方式是分泌化合物形成名为生物膜的屏障，药物无法穿透它。噬菌体被改造后，可以“咀嚼掉”生物膜。在很多时候，噬菌体可以直接杀死细菌。科学家们要做的就是改造基因，让它们可以进入细菌内部，以非常有针对性的方式杀死它们。
实际上，噬菌体的发现已经有100多年历史，它们同样可能触发免疫系统反应。另一个值得担忧的地方是，噬菌体可能发现其他抗药基因，转而将目标对准其他细菌。但它们不太可能伤害人体组织，它们无法在人类细胞中复制。
有些替代疗法可能针对特定的细菌，而噬菌体就是理想的对象，它们基本上可称为所有细菌的天敌。传统抗生素通常不分青红皂白地杀死细菌，包括我们身体中对健康起着关键作用的天然微生物。我们当然不想发起地毯式轰炸，将所有细菌统统消灭。
噬菌体提供了更加个性化的治疗方案，你可以尝试分出好的细菌，然后杀死坏的细菌。通过调整噬菌体感染的区域，科学家们可以对噬菌体进行不同改造，专门针对不同的细菌。即便如此，在不知道引起感染的细菌种类的情况下，调制药物也是非常困难的。医生们需要加速诊断，以便于找出感染的细菌，是否对传统抗生素有抗性。科学家们已经对噬菌体进行改造，加快这个过程。
科学家们不仅在增加对抗细菌的新“武器”，也在探索其他选项，比如发送细菌对抗病原体、继续寻找新的抗生素以及利用抗体等。你不可能只依赖一种技术或一种药物来治愈所有疾病，需要从多个角度对抗超级细菌，有时候甚至需要将多种传统战术结合起来。
可能还需要几年，这些新的工具才会被广泛采用。而当抗生素不再有效时，这些替代抗菌剂将被越来越多使用。从短期来看，当抗生素依然可发挥疗效时，它们依然是最便宜的抗菌方式。但从长期来看，人类需要取代更多广谱抗菌药物，唯一的解决方案就是有针对性的个性化治疗。
发送多样化武器对抗细菌，将减缓它们产生抗药性的过程。广泛使用个性化抗菌剂将令细菌十分容易产生抗药性，不会从根本上解决问题。细菌的进化速度非常快，我们总是需要更新的武器对抗它们。
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本文来源：网易科技报道
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