大約90年前青霉素的發(fā)現(xiàn)以及抗生素在抗擊傳染病方面的廣泛應(yīng)用已經(jīng)徹底改變了人類醫(yī)學(xué)。然而，近幾十年來(lái)，多藥耐藥病原體的增加使現(xiàn)代醫(yī)學(xué)面臨著巨大的問(wèn)題。昆蟲有自己的抗生素，可以提供對(duì)細(xì)菌的天然保護(hù)。來(lái)自美因茨的約翰內(nèi)斯古騰堡大學(xué)和耶拿的馬克斯普朗克化學(xué)生態(tài)研究所的一組科學(xué)家現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，與人類不同，蜂狼不會(huì)面臨抗生素抗性病原體的問(wèn)題。這些昆蟲與共生細(xì)菌合作，在單一物種中產(chǎn)生多達(dá)45種不同物質(zhì)的抗生素混合物，以保護(hù)其后代免受霉菌侵害。

蜜蜂是孤獨(dú)的挖掘者黃蜂，將癱瘓的蜜蜂帶入地下育雛細(xì)胞;這些作為后代的食物供應(yīng)。幼蟲從卵孵化后，它們以蜜蜂為食，然后在地上的繭中冬眠。在冬眠期間，它們經(jīng)常受到快速生長(zhǎng)的霉菌的威脅，這些霉菌的孢子在土壤中無(wú)處不在。為了保護(hù)他們的幼崽，蜜蜂不僅發(fā)展了自己的防御機(jī)制，他們還依靠微生物的化學(xué)武器庫(kù)。成年雌性在其觸角中繁殖鏈霉菌屬的細(xì)菌，并將這些細(xì)菌沉積在其幼蟲發(fā)育的育雛細(xì)胞的壁上。當(dāng)一只幼蟲旋轉(zhuǎn)它的繭時(shí)，它將鏈霉菌編織成繭絲。因?yàn)榧?xì)菌會(huì)產(chǎn)生不同的雞尾酒抗生素物質(zhì)形成保護(hù)層，防止霉菌進(jìn)入繭并感染幼蟲。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊發(fā)表的這項(xiàng)研究顯示，美因茨和耶拿的科學(xué)家們表明，自白堊紀(jì)以來(lái)，狼人與其細(xì)菌伴侶之間的保護(hù)性共生關(guān)系不僅存在(參見phys.org/news/2014) -04-symbiosi ... -millions-years.html);此外，細(xì)菌對(duì)病原體提供的抗生素保護(hù)自大約6800萬(wàn)年前發(fā)展以來(lái)變化很小。所有研究過(guò)的蜜蜂物種都使用非常相似的抗生素混合物 - 基本上只有兩種結(jié)構(gòu)的修飾：鏈霉素和殺螟素。“為了幫助他們的宿主對(duì)抗新的或抗性霉菌，我們?cè)绢A(yù)計(jì)一些蜂狼共生體會(huì)進(jìn)化出新的抗生素來(lái)補(bǔ)充它們的武器庫(kù)，”該研究的第一作者，美因茨大學(xué)的Tobias Engl說(shuō)。然而，最初的抗生素雞尾酒必須非常有效，不需要改變。從一開始就特別重要的特性可能是混合物對(duì)各種各樣的真菌有效，

抗生素混合物對(duì)各種霉菌提供的廣泛保護(hù)可能與細(xì)菌共生體產(chǎn)生的大量物質(zhì)有關(guān)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)這些物質(zhì)可以追溯到單個(gè)基因簇，科學(xué)家們還研究了產(chǎn)物多樣性的分子原因。他們確定了幾個(gè)關(guān)鍵的生物合成步驟，并發(fā)現(xiàn)共生鏈霉菌的酶的選擇性低于自由生活細(xì)菌的酶。這種缺乏特異性使酶與不同的化學(xué)前體結(jié)合，這是產(chǎn)品數(shù)量較多的原因。此外，殺螟素生物合成的直接終產(chǎn)物以多種方式被修飾。結(jié)果是在不同的蜜蜂物種中發(fā)現(xiàn)了大量不同量的抗生素物質(zhì)。單一物質(zhì)相對(duì)含量的地理格局表明，抗生素使得狼群能夠在一定程度上適應(yīng)當(dāng)?shù)氐拿咕郝洹?/p>

Beewolves及其共生體產(chǎn)生的抗生素可能暴露于與人類不同的選擇壓力。人類病原體通過(guò)對(duì)常見抗生素產(chǎn)生抗藥性而獲得巨大優(yōu)勢(shì)。他們可以有效地利用這一優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谌伺c人之間傳播，在我們的全球化世界中，甚至從一個(gè)國(guó)家傳播到另一個(gè)國(guó)家。它們很容易在醫(yī)院中傳播，許多人通常在免疫系統(tǒng)受損的情況下生活在一起。“相比之下，蜜蜂通常在小群體中發(fā)現(xiàn)并且經(jīng)常搬遷，因?yàn)樗鼈円揽块_闊的沙地來(lái)建造洞穴，”Martin Kaltenpoth，他是耶拿馬克斯普朗克研究小組的負(fù)責(zé)人，直到他成為美因茨的進(jìn)化生態(tài)學(xué)教授。在2015年，解釋說(shuō)。“因此，抗性病原體幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)在種群內(nèi)或群體之間傳播。”也許這就是為什么沒(méi)有抗性微生物專門研究蜂狼的原因。霉菌。有利于廣譜活性而非適應(yīng)特定病原體的選擇性過(guò)程可能影響抗生素混合物的發(fā)展，并導(dǎo)致其數(shù)百萬(wàn)年保持不變。