學校和大學用的生物學課本,往往表達抗生素抗藥性是「進行中的進化」(evolution in action)例子,這假設推論證明微生物可以在數億年間變成生物學家。然而,對抗藥性背後的生化機制研究表明,抗藥性的產生並不支持這種「廣義進化」(從微生物到人類的進化)。抗藥性所涉及的改變更支持創造論對生命的認識,自然變化是有限的,一種基本類型的生物,無法變成另外一種。
抗藥性的機制
科學家發現,大致有三種抗藥性:
抗生素的標靶改變或被保護
藥物接觸標靶的管道受到限制
抗生素的不活動性
1. 抗生素的標靶改變或被保護
粘菌素(Colistin)(或叫多粘菌素E,英文polymyxin E)就是一個例子。在體內,粘菌素是正電荷分子,它能與某些位於細菌(革蘭氏陰性菌,英文Gram-negative bacteria)細胞外膜的負電荷分子(脂多糖,英文lipopolysaccharide or LPS)結合。這種結合是殺死細菌的第一個必要步驟。某個特定細菌內的突變,可以阻止負電荷脂多糖的產生,這樣就能阻止能殺死細菌粘菌素與細菌的結合。4
很多種類的細菌,都有能將毒素排出細胞的泵,我們稱之為「外排泵」。這些泵也能把抗生素排出,從而防止細胞被抗生素殺死。涉及外排泵製造的基因調節很複雜,但限制泵數量的調節器若發生突變,就會導致細胞製造更多的泵,從而讓細胞對抗生素產生抗藥性。這種抗藥的模式對氟喹諾酮類抗生素(fluoroquinolone class of antibiotics)尤其關鍵。5 還要注意, 調節系統被破壞後,細胞所製造的泵遠超過實際所需,實屬資源浪費,因此突變細胞在沒有抗生素的情況下,生命力就會變弱。在這兩種情況下,突變在「破壞」造泵基因,或在破壞調節造泵的系統。這並不支持突變會創造出進化論所需要的基因,令細菌進化為細菌學家。
1. Spellberg, B., The antibacterial pipeline: why it is drying up, and what must be done about it, In: Antibiotic Resistance: Implications for Global Health and Novel Intervention Strategies: Workshop Summary, National Academies Press, p. 327, 2011.
2. Cooper, M.A. and Shlaes, D., Fix theantibiotics pipeline, Nature 472(7341):32, 2011 | doi:10.1038/472032a.
3. Ling, L.L. et al., A new antibiotic kills pathogens without detectable resistance, Nature 517(7535): 455–459, 2015 |doi:10.1038/ nature14098; the ant ibiot i c is cal l ed teixobactin.
4. Moffatt, J.H. et al., Colistin resistance in Acinetobacter baumannii is mediated by complete loss of lipopolysaccharide production, Antimicrob. Agents Chemother. 54(12):4971–7, 2010 | doi: 10.1128/ AAC.00834-10.
5. Blai r, J.M.A., R i chmond, G . E . , and Piddock, L.J.V., Multidrug efflux pumps in Gramnegative bacteria and their role in antibiotic resistance (review), Future Microbiologym9(10):1165–1177, 2014; | doi:10.2217/fmb.14.66.