细菌基因扩散将会带来什么后果

两种细菌的结合

附着在细菌上的噬菌体可以将自己的遗传物质注入细菌体内。

人类正以前所未有的速度和规模改变着微生物的全球迁移和分布。这一巨大变化以不可预测的方式改变了生活环境。例如，大量抗生素抗性基因在细菌间传播，使得细菌耐药性问题更难控制。

据媒体报道，由中国环境科学家领导的一个国际小组最近通过人和动物、污水和其他物质的循环系统地阐述了微生物的全球迁移及其环境和生态影响。科学家认为，在过去的100年里，人们通过废物排放、旅游、全球运输等方式将大量微生物及其基因带入了新的环境。人类正以前所未有的速度和规模改变着微生物的全球迁移和分布。这一巨大变化以不可预测的方式改变了生活环境。例如，大量抗生素抗性基因在细菌间传播，使得细菌耐药性问题更难控制。

什么是基因扩散？细菌基因是如何传播的？这从细菌的繁殖开始。许多人知道细菌主要通过简单的裂变来繁殖，也就是说，身体被分成两部分，产生两个儿子，继续分裂，产生四个孙子，等等。这是一种简单的无性繁殖方法。那么，细菌能进行男女分工的有性生殖吗？到目前为止，还没有在细菌中发现严格意义上的有性生殖，但是基因可以在细菌之间交换，就像有性生殖一样。例如，当一个细菌携带抗生素抗性基因生活在一个新的地方，这些抗性基因不仅可以通过裂变传递给它的后代，还可以传递给它周围的细菌邻居，这就是基因扩散。

细菌主要通过三种途径实现这种基因转移，即“转化”、“结合”和“转导”。

所谓的转化是指细菌直接吸收生活环境中的基因。一些细菌死亡后，携带基因的脱氧核糖核酸片段因身体溶解而释放到环境中，然后被其他活细菌吸入体内。进入细菌后，这些DNA可以与细菌自身DNA的类似部分交换(科学家称之为同源重组)，从而细菌获得外来基因。

科学家还发现，许多无法在自然界转化的细菌可以吸收外来的DNA片段，甚至是完整的质粒(质粒是细菌染色体外的小环状DNA)。这一现象对现代基因工程非常重要，它是工程菌株获得人类感兴趣的外源基因的重要途径。

接合是细菌中以质粒为中心的基因转移，也是最接近有性生殖的基因交流方式。一些带有质粒的细菌(通常称为雄性细菌)伸出长的性伞来覆盖没有质粒的细菌(雌性细菌)。复制时，质粒可以通过中空的性伞转移到没有质粒的细菌中。最后，没有质粒的细菌可以获得相同的质粒和携带在质粒上的相应基因(雌性细菌变成雄性细菌，奇怪)。人类病原菌的一些抗生素抗性基因是由质粒携带的，通过接合转移质粒将很快在细菌群落中引起耐药性，这让医学科学家深感头痛。

转导是由细菌病毒介导的遗传物质的交流(它们有一个专横的官方名称——噬菌体)。与其他病毒一样，噬菌体也是由包裹着遗传物质(如脱氧核糖核酸)的蛋白质外壳组成的。这些病毒颗粒在细菌细胞中聚集。有时由于非常偶然的“机械故障”，蛋白质外壳和细菌的DNA片段被组装成病毒颗粒。细菌细胞的这种噬菌体感染可以自然地将细菌核酸带入细菌，然后发生同源重组。

细菌基因的交换和扩散是一种自我转化的方式，以便更好地适应环境，这对细菌整体是有益的。然而，对人类来说，情况是复杂多样的。有益吗？有害吗？都是。