细菌基因扩散将会带来什么后果

□ 科普时报特约撰稿人谢晓军

两种细菌

正在加入。附着在细菌上的噬菌体可以将自身的遗传物质注入细菌体内

人类正在以前所未有的速度和规模改变微生物的全球迁移和分布。这一巨大变化以一种不可预测的方式改变了生活环境。例如，大量抗生素耐药基因在细菌间传播，使得细菌耐药性问题更难控制

据媒体报道，由中国环境科学家领导的国际团队最近系统地阐述了微生物通过人类和动物对污水和其他物质的全球迁移及其环境和生态影响。科学家认为，在过去的一个世纪里，人们通过废物排放、旅游业和全球运输将大量微生物及其基因带入了新的环境。人类正在以前所未有的速度和规模改变微生物的全球迁移和分布。这一巨大的变化以一种不可预测的方式改变了生活环境。例如，大量抗生素耐药基因在细菌之间传播，使得细菌耐药性问题更加难以控制。

什么是基因扩散？细菌基因是如何传播的？这从细菌的繁殖开始。很多人都知道细菌的繁殖主要是通过简单的裂变，也就是说，身体分成两部分，产生两个儿子，继续分裂，产生四个孙子，等等。这是一种简单的无性繁殖方式。细菌还能在男女分工的参与下进行有性繁殖吗？到目前为止，在细菌中还没有发现严格意义上的有性生殖，但基因也可以像有性生殖一样在细菌之间交换。例如，当一个细菌携带抗生素耐药基因在一个新的地方生活时，这些耐药基因不仅可以通过裂变传递给它自己的后代，还可以传递给它周围的细菌邻居，这就是基因的扩散。

细菌主要通过三种方式实现这种基因传递，即“转化”、“接合”和“转导”。

转化是细菌直接吸收生活环境中的基因。在一些细菌死亡后，由于身体的分裂，携带基因的DNA片段被释放到环境中，然后被其他活细菌吸入。进入细菌后，这些DNA可以与细菌自身DNA的类似部分交换（科学家称之为同源重组），从而细菌可以获得外源基因。

科学家还发现，许多在自然界无法转化的细菌，经过特殊的人工处理后，可以吸收外源DNA片段，甚至整个质粒（质粒是细菌体内染色体外的一种小环状DNA）。这一现象对现代基因工程非常重要，基因工程是工程菌株获得人类感兴趣的外源基因的重要途径。

接合是细菌中以质粒为中心的基因转移，也是最接近有性生殖的基因交换方式。一些带有质粒的细菌（通常被称为像两颗豌豆一样的雄性细菌），长长的头发在无质粒的细菌（雌性细菌）上伸展。质粒可以复制并通过中空菌毛传递给无质粒细菌。最后，无质粒细菌可以得到一个完全相同的质粒，并获得携带该质粒的相应基因。（奇怪的是，雌性细菌变成了雄性细菌）。人类病原体的一些抗生素耐药基因是由质粒携带的。通过接合转移质粒将很快使细菌群体对药物产生耐药性，这让医学科学家头疼。

转导是一种细菌病毒（它们有一个专横的官方名称-噬菌体）介导遗传物质的交换。与其他病毒一样，噬菌体也由包裹在蛋白质外壳中的遗传物质（如DNA）组成。这些病毒颗粒在细菌细胞中组装，有时由于意外的“机械故障”，蛋白质外壳和细菌DNA片段组装成病毒颗粒。这种噬菌体感染细菌细胞，可以自然地将细菌核酸带入细菌，然后发生同源重组。

细菌基因的交换和扩散是一种自我转化的方式，以更好地适应环境，这对细菌整体来说是有益的。但对人类来说，有什么好处呢？缺点是什么？二者都