最近的研究揭示了一个令人担忧的趋势：到2050年，由抗生素耐药细菌引起的死亡人数预计将翻一番。目前，每年有超过100万人死于这些感染，促使研究人员寻求新的策略来应对这一日益严重的公共卫生危机。加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的科学家们的一项研究揭示了耐药细菌的一个潜在弱点。
研究人员与亚利桑那州立大学和西班牙庞培法布拉大学的研究人员合作，研究了枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。这项研究旨在了解为什么具有抗生素抗性的突变体并没有在竞争中胜过其非抗性同类，尽管它们似乎具有明显的优势。令人惊讶的是，他们发现抗生素抗性伴随着显著的权衡。虽然这种抗性提供了生存优势，但也带来了生理限制，阻碍了细菌的繁荣。
这一发现发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上，可能为对抗抗生素抗性提供新的方法。UCSD分子生物学系的苏尔教授（Professor Gürol Süel）将他们的发现描述为耐药细菌的“阿喀琉斯之踵”。研究团队的研究表明，这些细菌可以通过靶向其生理限制来阻止抗性的建立，理想情况下无需依赖抗生素或有害化学物质。
研究深入探讨了某些自发基因突变如何使细菌抵抗抗生素。苏尔和他的团队特别关注核糖体的作用——这些微小的细胞机器对蛋白质合成至关重要。所有细胞，包括细菌，都需要带电离子如镁才能正常运作。核糖体依赖镁进行稳定和有效工作。在研究过程中，研究人员发现，赋予抗生素抗性的突变核糖体与三磷酸腺苷（ATP）——一种对细胞操作至关重要的能量分子——争夺有限的镁离子。这种竞争导致细菌细胞内部的“拉锯战”，其中镁的稀缺性对耐药菌株的生长限制比非耐药菌株更为严重。
研究团队在枯草芽孢杆菌中鉴定了一种名为“L22”的核糖体变异体。实验表明，这种突变核糖体在镁的竞争中显著影响了其生长，与野生型变异体相比表现更差。这一发现强调了一个关键见解：虽然细菌发展了抗性，但它们利用可用镁的能力对其繁殖至关重要。基于这一知识，研究人员提出了一种管理抗生素抗性的新方法。通过螯合或结合细菌环境中的镁离子，可能选择性抑制耐药菌株的生长，而不损害有益的野生型细菌。
苏尔指出：“更好地理解抗生素耐药细菌的分子和生理方面，使我们能够找到创新的方法来控制它们，而无需使用传统药物。” 在10月份宣布的一项相关举措中，苏尔及其在芝加哥大学的团队引入了一种生物电子设备，利用皮肤细菌的自然电活动。这一创新在减少表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）引起的感染方面显示出希望，这种细菌常见于医院获得性感染，并且抗生素耐药性日益增加。这两项研究都强调了使用带电离子调节细菌行为的潜力。
苏尔强调了探索此类无药物替代方案的紧迫性，他表示：“我们正在耗尽有效的抗生素，它们的广泛使用已经导致全球污染，包括海洋和我们的供水系统。” 研究表明，开发新的、可持续的方法来控制细菌感染而不依赖抗生素是可行且必要的。
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