好的,我需要告诉你一件本周真正让我震惊的事情,而且我并不是在夸张——这听起来简直就像《侏罗纪公园》的剧情,只不过科学家复活的是蛋白质,而不是恐龙。
没错,是蛋白质。来自1.6亿年前。
俄勒冈大学的一个团队重建了曾保护早期哺乳动物免受感染的古老免疫分子。这些小战士非常古老,比我们今天所熟知的大多数哺乳动物(包括人类)还要早。真正令人兴奋的是:其中一些复活的蛋白质在杀灭耐抗生素细菌方面,实际上比我们体内现在产生的某些版本更有效。
等等,你如何“复活”一个蛋白质?
好问题!我也有同样的疑问。你看,当生物进化时,它们的遗传密码会逐代发生细微变化。科学家实际上可以追溯这些变化,就像倒带进化录像一样,从而推断出原始基因可能的样子。
该团队比较了现代哺乳动物(人类、牛等)的基因,并使用统计方法预测出恐龙仍活跃时期其远古祖先的基因应该是什么样子。然后,他们实际合成了这些基因,并利用细胞生产出蛋白质。
这可以说是现代生物学中最酷的技巧之一。他们基本上按下了数百万年进化的“撤销”键,并观察发生了什么。
为什么乳铁蛋白基本上是你身体的“铁门神”
这项研究的核心蛋白质称为乳铁蛋白,你的身体里现在就有很多。它存在于你的母乳、眼泪、唾液,甚至鼻涕中(抱歉,但这是真的)。
乳铁蛋白有什么作用?把它想象成你体内最顶级俱乐部的铁门神——只不过俱乐部是你的血液,而不速之客是细菌。
你看,细菌热爱铁。它们需要铁来生长和繁殖。乳铁蛋白的全部工作就是霸占所有铁,让细菌无法获取。但有趣的地方在于:乳铁蛋白还自带一种武器。它附有一个小的抗菌肽,可以直接在细菌膜上打孔,基本上导致细菌破裂死亡。
大自然真是硬核,朋友们。
古老版本出人意料地有效
让我惊讶的是:最古老的重建肽实际上在破坏细菌膜方面相当有效。细菌起初只是设法修复损伤并存活下来。
但随着研究人员向前追溯进化,他们发现了一些迷人的现象。来自较近祖先的肽——只有几百万年历史,听起来很古老,但在进化意义上几乎是昨天——在杀灭细菌方面变得越来越有效。其中一些实际上比现代人类的同一肽版本表现更好。
一个微小的突变。构成蛋白质的长氨基酸链中一个单一的变化。突然之间,你就拥有了一台显著更强大的细菌杀灭机器。
为什么这对抗生素危机至关重要
让我跟你说实话:抗生素耐药性很可怕。真正可怕。细菌进化速度比我们开发新药的速度更快,而几十年来我们基本上一直在使用同样的抗生素。一些感染正变得几乎无法治疗。
世界卫生组织多年来一直在对此发出警报,这是合理的。我们正面临一个未来,常规手术可能再次变得危险,轻微感染可能再次夺去生命。
这就是为什么这些研究人员所做的工作看起来如此有前景。他们不是试图重新发明轮子,而是去研究进化在数百万年中已经弄清楚的东西。大自然已经玩抗菌游戏好几个纪元了,细菌进化出对自然防御的抵抗力,就像它们进化出对我们药物的抵抗力一样。
“我们正在看到什么有效、什么无效的结果,”研究人员Titas Sil说。“通过观察性状如何通过进化自然产生和被选择,你可以获得对设计新抗菌工具可能有用的信息。”
底线
看,我们并不是说明天药房货架上就会出现一种成品抗生素。这是早期阶段的研究,在见到任何实际应用之前还有很多工作要做。但这种方法本身很精妙:与其从头开始,为什么不从数十亿年的生物实验中学习呢?
研究人员现在正在探索这些古老肽是否可以被工程化或增强,以创建针对耐药性感染的治疗方法。在一个急需新理念的领域,这是一种真正新颖的策略。
最后,我想引用该研究资深作者Matt Barber的一句话:“对于任何研究致病细菌的人来说,抗生素是20世纪医学最重要的突破之一,这一点始终萦绕在我们心头。但细菌一直在进化,并且长期以来一直在进化出对抗生素的耐药性。”
他说得对。也许——只是也许——智胜超级细菌的解决方案一直隐藏在我们自身的进化历史中。我们只需要挖得足够深,就能找到它。