300 年大火 燒出新抗生素?

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「歡迎來到地獄。」圖片來源:theodysseyonline.com
Centralia 小鎮:「歡迎來到地獄。」圖片來源:theodysseyonline.com

抗生素失效,堪稱全人類的最大危機;倘若成真,不少傳染病都無藥可救,隨時釀成世紀災難。聯合國全體早前已簽署聲明向超級病毒宣戰,除了呼籲大眾不論醫生還是病人,善用抗生素,更重要是尋找新藥。美國就有科學家從有「地獄之火」之稱的礦井大火中得到啟示,開展了研發新抗生素之路。

鬼城的地獄之火

據講還要燒多 250 年的大火。圖片來源:路透社
據講還要燒多 250 年的大火。圖片來源:路透社

賓夕法尼亞州的小鎮 Centralia,自 1962 年開始燒了半個世紀的地下煤火,科學家從經歷大火的煤層中發現了生機。這場大火源自一個鄰近公墓的垃圾場,當時地區志願消防隊原想在亡兵紀念日前火化掉附近的垃圾,不料垃圾底下壓著的是未封鎖的廢棄礦井入口,火種迅速波及地下煤礦。幾十年來煤炭為大火提供源源不絕的燃料,專家甚至預言這場火至少還要再燒 250 年。大火釋出的毒氣逼遷了全鎮居民,所有建築物被夷為平地,形同鬼城。然而這個人禍最近卻成為密歇根州立大學的微生物學家 Ashley Shade 研究抗生素的實驗室

活於極端環境的特種微生物

出入 Centralia 的公路,路面全是遊人用粉筆塗上的塗鴉,包括「前有屍體」和「 Centralia 必勝」。
出入 Centralia 的公路,路面全是遊人用粉筆塗上的塗鴉,包括「前有屍體」和「 Centralia 必勝」。圖片來源:theodysseyonline.com

Shade 專門研究微生物的進化過程,對於微生物在溫床被破壞時的生物反應特別感興趣。兩年前她與研究隊伍前往鬼城,取樣並記錄當地土壤溫度。隨著火勢蔓延一里接著一里,被燒焦殆盡的地段終會冷卻,但在此前土壤的熱度會持續好多年,足以讓微生物經歷好幾代,而這正是 Shade 想要研究的環境條件。她們發表的研究報告指,她們對比「還在燃燒」以及「已經燒完」的土壤的基因快照結果,鬼城微生物群似乎具有極高的復原能力,高溫燃燒過的土壤有數以百萬計的微生物。她估計這是因為土壤中有一個「微生物庫」,當中嗜熱的細菌以孢子的形態蟄伏多年,等待合適的溫度生長成菌。

佐治亞大學的土壤生物學教授 Peter Hartel 以堆肥為例子解釋,當蕉皮蛋殼等廚餘腐爛,溫度會提高,嗜熱細菌會取代嗜冷細菌主場,提供有效的養份。他指即使是一般土壤也充滿這些處於休眠期的嗜熱細菌,靜候它們的「時代」來臨。而比堆肥溫度更高的煤礦火場,意味著更豐富及罕有的細菌,這些細菌正是研發新抗生素的希望。

肯塔基州煤礦大火的生物勘探

University of Maryland 的生物化學家 Madan Kharel 同樣瞄準了極端環境孕育罕見細菌的潛力,他從肯塔基州的煤礦大火(Ruth Mullins coal-mine fire)火場著手研究,2014 年利用火場的鏈黴菌分離出新環肽,翌年更獲美國藥學院校協會頒「新研究者獎」及資助研發能取代已逐漸失效的抗生素的新藥。現時他和他的研究團隊正埋首昔日火場的研究,發掘能解除超級細菌威脅的抗生素。

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