微生物和你

你体内有超过100万亿个微生物，生活在皮肤上、嘴巴、鼻子、耳朵、食道、胃和肠道里。这些微生物不是随机种类的混合，它们具有特殊基因可为身体执行多种新陈代谢和保护功能，扩展人类基因的功能。人类产生20种消化酶而这些微生物产生1万种，能分解人体无法消化的食物，并在此过程中提取有益营养成分如维生素B2、B12和叶酸。科学家们将这种动态微生物群体称为微生物群落，并将其全部基因称为微生物群落基因组。

常见微生物有细菌、真菌、病毒、原生生物和古生菌，只有很小一部分会让我们生病。

细菌是没有细胞核的单细胞生物，可呼吸、移动、进食、排泄废物、防御和繁殖。一种由跳蚤传播的细菌， 鼠疫杆菌， 引起的黑死病，导致了14世纪欧洲30%人口死亡。其他危险的细菌还有 大肠杆菌、沙门氏菌、破伤风杆菌、葡萄球菌和梅毒螺旋菌 。

病毒比细菌更小更简单，含有少量DNA包裹在蛋白质体中。病毒不能自我繁殖，必须将其DNA整合到宿主DNA中，靠宿主细胞来复制病毒DNA。过去认为所有病毒都会引起疾病，但现在我们知道大多数病毒只感染细菌细胞。常见病毒有流感、埃博拉、狂犬病和天花。

长期以来科学家们把真菌归为奇特的植物。直到1959年，科学家们才将其单独划分为一类。在数百万种真菌中，只有大约300种会感染人类，通常只引起轻微不适或刺激，然而也有一些令人讨厌。白色念珠菌有时会侵入身体内部，在心脏和其他器官上生长，像水果上的霉菌；隐球菌可引起严重肺部和脑部感染。

原生生物是指一些不是植物、动物或真菌的生物，比如变形虫、草履虫、硅藻、黏菌等。最值得注意的原生生物是引起疟疾的 疟原虫属 。

大多数病毒只有几个基因。1998年英国生物化学家理查德·比特尔斯（Richard Birtles）发现了一种病毒，该病毒有超过1000个基因，它的 DNA中包含了一段在所有生物中都有发现的62个碱基的序列，这个发现使它成为与地球任何东西一样古老且活着的生物。比特尔斯将这种新病毒命名为 迷你病毒 。从那时起，科学家们陆续发现了更多巨型病毒群落。我们现在知道五种巨型病毒，它们与地球上其他东西都不同，彼此之间也不同。除了细菌、古生菌和真核生物以外，它们是生命存在第四领域的证据。

抗生素是抵御细菌感染最有效的药物。1928年，苏格兰生物学家亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）发现了第一种抗生素，他观察到以前的细菌培养物中有些奇怪的现象：在一块青霉菌斑周围形成清晰的圆环，上面没有葡萄球菌生长。弗莱明意识到一定是霉菌释放出某种“液体”杀死了周围的细菌，这种液体就是青霉素。

大量生产青霉素很难，当时英国正忙于第二次世界大战，大量生产青霉素的努力转移到了美国。到1943年，美国制药公司每月生产青霉素1000亿单位，美国人已经为其生产方法申请了专利，英国人不得不为使用自己的发现而支付专利费。

抗生素自1942年首次使用以来，已经拯救了数百万人的生命，现在是世界上最常见的处方药之一。滥用抗生素的问题在于抗生素的耐药性，抗生素能杀死大多数细菌，但无法杀死那些偶然发生突变而对抗生素产生耐药性的细菌，随着这些抗药细菌的繁殖，整个种群对该抗生素都具有了免疫力。

青霉素现在对某些疾病已经不起作用，常见的 金黄色葡萄球菌 在20世纪50年代就对青霉素产生耐药性。1959年，医生们引进一种新的抗生素——甲氧西林，来治疗对青霉素耐药的金黄色葡萄球菌。三个月内，一种新的金黄色葡萄球菌又出现了，不仅对青霉素有耐药性也对甲氧西林有耐药性，现在称之为MRSA——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，每年有70万人死于MRSA。一种名为万古霉素的药对MRSA有效，但金黄色葡萄球菌已经在开始对其进化出耐药性。同时，我们还面临着CRE（ 耐碳青霉烯的肠杆菌科 ）感染，该菌目前对所有抗生素均有耐药性，幸好迄今很少感染健康人。

该问题并非毫无希望，但我们需要更有针对性的方法。一种方法是破坏细菌的信号传导通路。细菌在聚集足够个体前不会发动攻击。该方法是生产一种对群体感应的药物，该药物不会杀死所有细菌，但会保持细菌数量低于触发攻击的阈值。

另一种方法是利用噬菌体来捕杀有害细菌。噬菌体是地球上最丰富的微小生物体，每种都针对一种特定细菌。这意味着临床医生必须鉴定出致病病原体并选择合适噬菌体来杀死它们。这是更昂贵和耗时的过程，但会使细菌更难进化出抗药性。