认识生物膜

自从19世纪末德国科学家罗伯特·科赫发现细菌与人类疾病的相互关系后，人类对感染性疾病的研究就从未中断过。虽然科学家们发明了一代又一代的高效广谱抗生素和杀菌剂，但他们也越来越多地发现；细菌并不像想象中的那么容易对付。

以往，通过普通光学显微镜和电子显微镜(只能观察同一平面上的影像)的观察，科学家们一直认为细菌是以单个零散的状态生存于世间的。但在10年前，当人类发明了激光扫描共聚焦显微镜(可以观察不同平面上的立体影像)以后，科学家们终于发现，细菌在多数时候是以“微克隆”的方式存在着。在每个“微克隆”中，细菌本身只占据了不到三分之一的体积，余下的空间则由细菌分泌的一种成分复杂、被称做“胞外基质”的粘性物质占据。就是这种粘性物质将成千上万个细菌微克隆粘结在一起。所以，在大多数情况下(也包括感染人体后)，细菌都是以聚集成团块的方式存在着。科学家们将这种粘性物质以及被其粘结而成的细菌团块称为“生物膜”。

一种抗生素要穿透生物膜，对膜中心的细菌也发挥杀伤的作用，除了浓度要足够高外，还要保证它在向生物膜中心渗透的过程中不会被胞外基质降解掉。

最近，科学家们初步认清了生物膜形成的过程：细菌先要粘附于一个物体(或人体组织)的表面，然后通过产生一种名为“酰化同丝氨酸内酯”的分子进行相互间的信息交流，引起同类细菌的大量聚集。当多个细菌聚集于一处时，酰化同丝氨酸内酯的浓度就会升高，达到一定水平时便会激活细菌体内的某些基因。这些基因活化的结果是细菌分泌出构成胞外基质的蛋白成分，从而形成完整的生物膜结构。

在了解了生物膜的形成过程以后，科学家们终于可以有针对性地研制对付生物膜的武器了。

虽然进展缓慢，但科学家们仍对未来充满了希望：比如可以找到——种分子，使其与细菌结合后，阻断细菌再与物体表面结合的能力，从而从一开始就不让生物膜有藏身之地；比如可以发明一种能够降解酰化同丝氨酸内酯的药物，使细菌即使能够粘附于物体表面也无法向同伴发出集合信号，引来同伴共同构成生物膜；再比如可以人为地摧毁细菌体内编码胞外基质的基因序列，这样，即便细菌完成了前两个步骤的准备工作，也没有办法构建起胞外基质这个堡垒，最终仍难免溃散。但这些还仅仅都是设想。

1995年，澳大利亚新南威尔上大学的两位科学家偶然发现，在澳大利亚的一个海湾里，常年生长着一种红色海藻，其叶片表面从来不会生长生物膜。经研究发现，这种海藻是通过产生一种名为“代呋喃酮”的分子而发挥抗生物膜作用的。

最近，科学家们又有新的发现，代呋喃酮与酰化同丝氨酸内酯的分子结构极其相似。所以科学家们推测，代呋喃酮是通过占领细菌表面的酰化同丝氨酸内酯的接收受体来阻断细菌间的信息传递而发挥抗生物膜作用的。动物实验表明，代呋喃酮在体内性质稳定且没有明显的毒副作用，而且这种分子在大海里存在了上百万年也没有诱生细菌的耐药性，所以，科学家们希望未来能将其用于制造临床抗生物膜感染的药物。

(选自《人民日报》，有删节)