□ 科普時報特約撰稿 謝小軍

正在接合的兩個細菌

貼附在細菌身上的噬菌體可將自己的遺傳物質注入到細菌身體里

人類正以前所未有的速度和規模改變著微生物的全球遷徙和分布。這種巨變以不可預估的方式改變著生活環境，例如大量抗生素抗性基因在細菌之間擴散，使細菌耐藥性問題更難以控制

據媒體報道，中國環境科學家領銜的國際團隊最近系統闡述了微生物通過人與動物、污水及其他物質的流通在全球范圍的遷徙及其環境與生態效應。科學家認為，近百年來，人們通過廢棄物排放、旅游、全球運輸等方式，將大量微生物及其基因帶入新環境，人類正以前所未有的速度和規模改變著微生物的全球遷徙和分布。這種巨變以不可預估的方式改變著生活環境，例如大量抗生素抗性基因在細菌之間擴散，使細菌耐藥性問題更難以控制。

何為基因的擴散？細菌基因是如何擴散的？這要從細菌的生殖說起，許多人都知道細菌主要是通過簡單的的裂殖來繁衍后代，即身體一分為二，產生兩個兒子，繼續分裂，產生四個孫子，以此類推。這是一種簡單的無性生殖方式，那么，細菌還能進行雌雄分工參與的有性生殖嗎？迄今為止在細菌中沒有發現嚴格意義上的有性生殖，但細菌之間也能像有性生殖一樣實現基因的交流，例如，當一種細菌攜帶著抗生素抗性基因到達新的地方生活時，這些抗性基因不僅可以通過裂殖遺傳給自己的后代，還可能傳遞給周圍的細菌鄰居，這便是基因的擴散。

細菌主要通過三種方式來實現這種基因傳遞，即“轉化”、“接合”和“轉導”。

所謂轉化就是細菌直接吸收生活環境中的基因。一些細菌死亡后由于身體的裂解，攜帶基因的DNA片段被釋放到環境中，隨后被其他活著的細菌吸入體內。這些DNA進入細菌體內后可以和細菌自身DNA上的相似部位交換（科學家稱之為同源重組），這樣這個細菌就獲得了外來基因。

科學家還發現，許多在自然界中不能發生轉化的細菌經過一些特殊人工處理也能吸收外源DNA片段甚至整個質粒（質粒是細菌體內位于其染色體外的一種小型環狀DNA）。這個現象對于現代遺傳工程非常重要，這是工程菌株獲取人類感興趣的外源基因的重要途徑。

接合是細菌以質粒為中心的基因傳遞，也是最接近有性生殖的基因交流方式。某些有質粒的細菌（常被稱為雄性細菌）伸出長長的性菌毛搭在沒有質粒的細菌（雌性細菌）身上，質粒可以一邊復制一邊通過中空的性菌毛向無質粒細菌傳遞，最后無質粒的細菌可獲得一個一模一樣的質粒，也就獲得了質粒上攜帶的相應的基因（雌菌變雄菌了，奇特吧）。人類病原菌的某些抵御抗生素的基因就由質粒攜帶，通過接合發生的質粒的轉移很快就會使一個細菌群落發生抗藥性，這讓醫學家們深感頭疼。

轉導是細菌病毒（它們有一個霸氣的正式名字——噬菌體）介導的遺傳物質交流，噬菌體同其他病毒一樣也是由蛋白外殼包裹遺傳物質（如DNA）構成，這些病毒粒子是在細菌細胞體內裝配的，有時由于極偶然的“機械故障”，蛋白外殼和細菌DNA片段裝配成了病毒粒子。這樣的噬菌體侵染細菌細胞自然可以將細菌核酸帶入細菌體內，進而再發生同源重組。

細菌基因的交流和擴散是改造自身的方式，以便更好地適應環境，對于細菌本身總體而言是有益的。但對于人類而言，卻況味雜陳，利乎？弊乎？都有。