实拍超级细菌入侵全过程，攻克1000倍浓度抗生素只需十天

抗生素是人类的大救星。人类历*，细菌感染曾经酿出过无数惨剧，但zui近70多年来，人类开发出几千种抗生素，让细菌感染似乎不足挂齿。21世纪的今天，癌症才是健康的zui大威胁。

然而，人类抗生素对细菌的优势却正在逐步丧失。随着抗生素的广泛使用、甚至是滥用，细菌的抗药性正在逐步增强。近年来，令人闻之色变的“超级细菌”（对多种抗生素具抗药性（multidrug resistant，MDR）的病原体）更是大量出现。而人类新开发抗生素的脚步却已停滞多年：

各时期新发现的抗生素类型数量

你没有看错，人类已经25年没有发现新的抗生素种类了。在与超级细菌变异的时间赛跑里，我们已经落后。

那么，细菌抗药性的产生速度可以有多快？

近日，《科学》杂志上刊登了一篇论文。来自哈佛大学和以色列理工学院Roy Kishony实验室的科学家们设计了一种全新的装置，模拟细菌在较大空间尺度、不同抗生素浓度环境下的生存、迁移、变异情况。与浓度均一的培养皿相比，这种环境更加接近实际情况。而他们用缩时拍摄（Time-lapse photography）拍下的结果，触目惊心。

实验装置

实验装置是一个60cm×120cm（约2英尺×4英尺）的矩形盘，内装有含有不同抗生素浓度的琼脂。在zui外层，抗生素浓度为0，次外层为细菌不能生长的zui低浓度（1xzui小抑菌浓度），由外向内依次指数递增，直到中心为1000倍zui小抑菌浓度。

抗生素浓度分布

在黑色琼脂的背景下，大肠杆菌呈现出白色。没有抗药性的大肠杆菌将从zui外层开始生长，通过不断地变异逐渐向中心迁移。

起初，次外层就已经是细菌的地狱，一旦接触就会立即死亡，而中心的1000倍浓度简直就是超级态炼狱。

科学家们想要观察的，正是在实验环境下，细菌需要多久可以进化出超级态的耐药性。

毕竟，人类新抗生素药物研发周期需要至少10年之久。

而细菌给出的答案是：不到两周。

实验全过程如下：

实验开始时，大肠杆菌从不含抗生素的zui外层开始生长，生长到与次外层的边界便会停止。

细菌开始生长

然而，约两天时间后，处于边界的一小部分大肠杆菌开始变异（注意箭头），产生了zui初的抗药性。之后，变异在多处出现，1xzui小抑菌浓度区域沦陷，抗药性get。

zui早的变异出现

此时，具有初步抗药性的大肠杆菌依然被阻挡在10x浓度抗生素区域内。然而，在之前变异基础上，很快就有新的变异攻克了这一区域。与此同时，一些其它的变异看似已经落后了。

更多变异出现，细菌攻克10倍浓度区域

细菌们通过逐层迁移，逐渐进入了除1000倍zui小抑菌浓度区域以外的所有区域。在实验开始约11天后，*种可以抵抗1000x抗生素的变异产生。很快，全部区域均告攻克：细菌，胜！

攻克1000x抗生素浓度区域

在这个细菌进化的模拟实验里，通过不停的变异，大肠杆菌抗药性也逐渐累积，并越来越强悍。研究人员将实验中大肠杆菌获得1000倍抗药性的过程中总共182个变异点进行了分析，找出了变异细菌的图谱，并用不同颜色标记了变异时的抗生素浓度。

变异图谱。变异时抗生素浓度由蓝到红指数递增。

研究人员发现，在变异发生、细菌试图适应新环境时，生长速度会变慢。但是一旦拥有了对该浓度的*抗药性，就又会恢复zui快生长速度，迅速在该浓度环境下扩散。

有意思的是，他们还发现，细菌非常“聪明”：“笑到zui后”的强变异并不是一开始进展zui快的。它们悄悄躲在迁移迅速却较弱的变异身后，待“”英勇地变成“先烈”，再脱颖而出。“我们的发现说明，进化并不总是由zui强的变异的，”该论文*作者Michael Baym说。

这并不是对细菌在真实环境下产生抗药性的全真模拟，但*地展示了这一过程究竟能有多快：10天左右的时间里，大肠杆菌便产生了对抗1000倍于原始致死量的抗药性。更换了另一种抗生素后，这个数字更是变成了惊人的10万倍。