我们能否培养和人体“互惠互利”的细菌对抗感染？

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来源 | 搜狐健康

抗生素对人类和动物健康的益处是无可争议的。然而，随着微生物对抗菌剂和其他药物的抗药性越来越强，科学家们对解决日益严重的超级细菌危机的新方法越来越感兴趣，包括使用防御性微生物和粪便移植。在一项发表在《进化快报》上的研究中，牛津大学的科学家们开发了一种方法，快速地在宿主和细菌之间建立了积极的相互依赖关系，称为“互惠互利”。这些在实验室培养出来的细菌关系表明微生物如何与宿主协同工作以防止感染。

防御性宿主-微生物关系在自然界中普遍存在于植物和动物之间，包括人类。互利来自于受益于细菌保护的宿主，然后细菌受益于宿主健康的生活环境，从而允许其随着时间的推移进一步积累。

在这项研究中，牛津动物学的科学家与巴斯大学合作，测试这些防御性宿主-微生物“互惠互利”能否从零开始进化，以抵御有害和传染性寄生虫的攻击。该小组跟踪了蠕虫宿主和肠道细菌(粪肠球菌)的进化情况，这两种细菌具有抵御更高致病性细菌感染的潜力。经过短短几个星期的进化，蠕虫和肠道细菌都发生了变化，导致这两个物种协同工作，最终结成互惠联盟，保护它们免受寄生虫的攻击。只有当宿主和肠道细菌在寄生虫存在的情况下共同进化时，这种效果才可见。

文章作者、动物学博士后研究员夏洛特·拉法卢克-莫尔博士解释说:“我们的研究表明，肠道微生物的保护作用，在微生物和宿主共同进化时得到加强和回报。细菌进化成更具保护性，而宿主进化成允许更多粪肠球菌定居。进化以允许保护性细菌定居和帮助可能是一种共同的防御传染病的手段。”

莫尔博士在谈到这项研究与其他细菌共生研究的区别时说:“宿主和细菌形成相互依赖关系本身并不是一个新概念。然而，我们的研究是第一次从零开始发展这种关系。有些‘互惠互利’需要多年的进化历史才能获得任何防御利益，但在我们的案例中，这种关系是在实验室几周内发展和形成的——在此之前，宿主蠕虫和细菌是完全外来的实体。”

为了了解防御互惠关系最有可能在自然界中演化的时间，研究小组与巴斯大学的本阿什比博士合作，研究宿主和细菌共同进化的数学模型。这些模型预测，如果保护程度太低，那么庇护细菌的宿主没有什么好处，但是如果保护程度太高，其他微生物可能会被消灭，从而消除了保护的需要。因此，当微生物提供适度的保护时，“互惠”最有可能进化。

了解宿主和“好细菌”之间防御关系的起源和维持是进化生物学家迫切需要解决的问题。研究小组发现，这种关系的发展速度对它的整体成功，以及对它作为人类健康治疗的潜在用途都有重要作用。正如摩尔博士所解释的那样:“抗生素不能治疗疾病的问题越来越严重，我们的研究表明，使用和工程上的‘互惠互利’有可能通过预防寄生虫引起的疾病感染而造福于人们。”

研究还表明，宿主与微生物遗传背景的相互作用可能在建立这些宿主-细菌防御关系中起作用，从而例如细菌治疗和粪便移植的成功。

牛津大学寄生虫生物学副教授凯拉金博士补充说:“整个人和动物的体内外都覆盖着微生物。这些细菌中的许多可以帮助我们(它们的宿主)抵御有害寄生虫的攻击。本质上，一种轻微的寄生关系发展成为互利的。”