研究發現“訓練有素”的病毒通過“預測進化”消滅了細菌感染

據外媒New Atlas報道,細菌有着一種令人討厭的快速進化能力,使它們能在短時間內逃避抗生素。但現在,加州大學聖迭戈分校的科學家通過“訓練”殺死細菌的病毒來預測它們的下一步行動,利用進化來對付它們。

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當生命體暴露在緊張的條件下時,一些個體將比其他個體生存得更好,這要歸功於隨機的基因突變,這些突變賦予了有益的特性。隨着時間的推移,這些特質最終會在一個群體中傳播,直到成為常態。這就是進化的工作,通常它是一個幫助生命在逆境中堅持下去的美妙過程–但實際上,有些時候我們寧願支持逆境。

細菌是自然界中一些最多產的進化者,不僅能夠將有用的基因傳給下一代,而且實際上在當前的一代中像交易卡一樣交換它們。因此,當它們面臨抗生素的嚴酷環境時,它們能在幾十年內成功地進化出自己的方式,擺脫危險。

隨着我們最好的藥物開始失效,細菌被認為將在不久的將來成為最緊迫的公共衛生問題之一。因此,科學家們越來越多地將目光投向一個長期被忽視的替代品–噬菌體治療。

噬菌體是專門“捕食”細菌的病毒,雖然它們是治療細菌感染的早期研究對象,但抗生素的發展很快將醫學科學帶入另一條道路。但是現在,隨着這條道路似乎走到了死胡同,噬菌體再次看起來很有希望。

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在這項新研究中,研究人員開始“訓練”噬菌體成為更好的細菌“殺手”。噬菌體與它們的目標細菌一起在燒瓶中生長了28天,這樣它們就能共同進化,並從本質上學習細菌可能試圖使用的進化逃逸路線。

然後,這些“訓練有素”的噬菌體被釋放到其他的細菌種群中。果然,它們更有能力消滅目標,比未經訓練的噬菌體更有效地抑制了約1000個細菌。這種效果也持續了三到八倍。

該研究的主要作者Justin Meyer說:“經過訓練的噬菌體已經經歷過細菌試圖躲避它的方法。它已經在遺傳意義上‘學會’了。它已經進化出了一些突變,以幫助它抵禦細菌採取的那些行動。我們正在使用噬菌體自身的改進算法,通過自然選擇進化,重新獲得它的治療潛力,並解決細菌對另一種療法進化出抗性的問題。”

這項研究為支持使用噬菌體療法來治療細菌感染增加了進一步的證據。幾年前,一種噬菌體療法首次被用於一個患有危險感染的病人,這可能已經挽救了她的生命。而且它們甚至不一定需要殺死細菌才能起作用–其他研究表明,它們可能只是“分散細菌的注意力”,使抗生素再次有效。

這項研究發表在《美國國家科學院院刊》上。


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