细菌基因扩散将会带来什么后果

□ 科普時報特約撰稿人謝曉軍

兩種細菌

正在加入。附着在細菌上的噬菌體可以将自身的遺傳物質注入細菌體内

人類正在以前所未有的速度和規模改變微生物的全球遷移和分布。這一巨大變化正在以一種不可預測的方式改變着生活環境。例如，大量抗生素耐藥基因在細菌間傳播，使得細菌耐藥性問題更難控制

據媒體報道，由中國環境科學家領導的國際團隊最近系統地闡述了微生物通過人類和動物對污水和其他物質的全球遷移及其環境和生态影響。科學家認爲，在過去的一個世紀裏，人們通過廢物排放、旅遊業和全球運輸将大量微生物及其基因帶入了新的環境。人類正在以前所未有的速度和規模改變微生物的全球遷移和分布。這一巨大的變化以一種不可預測的方式改變了生活環境。例如，大量抗生素耐藥基因在細菌之間傳播，使得細菌耐藥性問題更加難以控制。

什麽是基因擴散？細菌基因是如何傳播的？這從細菌的繁殖開始。很多人都知道細菌的繁殖主要是通過簡單的裂變，也就是說，身體分成兩部分，産生兩個兒子，繼續分裂，産生四個孫子，等等。這是一種簡單的無性繁殖方式。細菌還能在男女分工的參與下進行有性繁殖嗎？到目前爲止，在細菌中還沒有發現嚴格意義上的有性生殖，但基因也可以像有性生殖一樣在細菌之間交換。例如，當一個細菌攜帶抗生素耐藥基因在一個新的地方生活時，這些耐藥基因不僅可以通過裂變傳遞給它自己的後代，還可以傳遞給它周圍的細菌鄰居，這就是基因的擴散。

細菌主要通過三種方式實現這種基因傳遞，即“轉化”、“接合”和“轉導”。

轉化是細菌直接吸收生活環境中的基因。在一些細菌死亡後，由于身體的分裂，攜帶基因的DNA片段被釋放到環境中，然後被其他活細菌吸入。進入細菌後，這些DNA可以與細菌自身DNA的類似部分交換（科學家稱之爲同源重組），從而細菌可以獲得外源基因。

科學家還發現，許多在自然界中無法轉化的細菌，經過特殊的人工處理後，也能吸收外來DNA片段，甚至整個質粒（質粒是染色體外細菌體内的一個小環狀DNA）。這一現象對現代基因工程非常重要，基因工程是工程菌株獲得人類感興趣的外源基因的重要途徑。

接合是細菌中以質粒爲中心的基因轉移，也是最接近有性生殖的基因交換方式。就像兩顆豌豆一樣，質粒質粒（通常稱爲雄性細菌）從無質粒細菌（雌性細菌）的長菌毛中延伸出來。質粒可以在同一側複制，并通過中空菌毛傳遞給無質粒細菌。最後，一個無質粒的細菌可以得到具有相同模式的質粒。相應的基因攜帶在質粒上（雌性到雄性，奇怪）。人類病原體的一些抗生素耐藥基因是由質粒攜帶的。通過接合轉移質粒将很快使細菌群體對藥物産生耐藥性，這讓醫學科學家頭疼。

轉導是細菌病毒介導的遺傳物質交換（它們有一個專橫的官方名稱——噬菌體）。和其他病毒一樣，噬菌體也是由包裹在蛋白質外殼中的遺傳物質（如DNA）組成的。這些病毒顆粒在細菌細胞中組裝，有時由于意外的“機械故障”，蛋白質外殼和細菌DNA片段組裝成病毒顆粒。這種噬菌體感染細菌細胞，可以自然地将細菌核酸帶入細菌，然後發生同源重組。

細菌基因的交換和擴散是一種自我轉化的方式，以更好地适應環境，這對細菌整體來說是有益的。但對人類來說，有什麽好處呢？缺點是什麽？二者都