變種特工!?從抗藥性看進化

很多人只要聽到「進化」這個名詞,腦海中便會立即想到以下幾點:

1.

它需要很長的時間才能有所「進步」

2.

 

生物會主動選擇所要「進步」的方向,因為「物競天擇、適者生存」,如果不主動改變你的生存方式,該生物將會被淘汰。

其實,進化不一定要花上幾千萬年才可以看到效果。而且,所謂的「物競天擇、適者生存」,並不是指「進化」是由生物選擇適合生存的方法。這次,我會以病菌的抗藥性,帶大家從生活角度,了解進化。

近年,越來越多報導是有關醫學界發現不同種類且帶有抗藥性的病菌肆虐人間。例如,某些金黃葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的菌株(strain)及導致肺癆的結核桿菌(Mycobacterium tuberculosis)等。究竟它們為什麼「突然」對抗生素呈抗藥性 (antibiotic resistance)?

它們的抗藥性其實並不是一朝一夕可以發生的,但也不需要花上千萬年。它們擁有抗藥性,多多少少也和人類濫用抗生藥有關的。抗生藥是專門對付細菌(bacteria)、真菌(fungi)、原生生物(protoctist)等(但對病毒並無效果)。它能藉各種方法,把進入身體的這些病菌殺死。一般情況下,醫生所處方的抗生藥,只要依時及依量,完成整個療程,進入身體的病菌便會被完全殺死。但有時候,病人並沒有依照醫生的指示,胡亂服用,或私自提早停止療程。這會令問題出現[1]

達爾文的《進化論》中提到,同一物種的不同個體,也存在差異(variation),使每個個體也不同。這是因為生物生存期間,會因各種原因,自身的遺傳信息會出現突變(mutation)。加上於病菌繁殖期間,也有可能因複製遺傳信息上有錯誤而令後代與親代不同。這些突變是隨機的(random),結果並不是由該生物所主宰。當中大部份也是中性(neutral)(即不會影響該生物的生存機率)或是有害的(harmful)(使該生物死亡)。但是,也有一小部份的突變會使該生物擁有一些「特異功能」,例如:一些病菌能對某種藥物產生抗藥性。通常來說,抗藥性並不是從一次突變而成,而是從無數次突變,使該病菌的越來越對某些抗生素有抗性。

病人每次服用抗生素,其實是對病菌施加「選擇壓力」(selection pressure)將沒擁有抗藥性的病菌殺死,留下一些較有抗藥性的病菌(這便是物競「天」擇的一種)。如果病人不照指示,擅自提早停藥,那麼那些本來只有微少抗藥能力的病菌得以苟存下來。在它們再繁殖的時候,便會有機會將這些抗藥性帶到下一代。而因為突變的可能性,這些病菌或後代便有機會對該抗生素越來越有抗藥性。

病菌的繁殖速度很快。以大腸桿菌為例,它大約每22分鐘便會分裂一次,由一個個體繁殖為兩個個體。一天內,一個大腸桿菌便大約分裂72次,能分裂為4,722,366,482,869,650,000,000個體。即使每次產生突變是一萬憶分之一(1/1,000,000,000,000),而每十憶次(1,000,000,000)才有一次有利的突變,它們每天也有可能有四個有利的突變。所以,即使由一種生物「進化」為另一種生物要很長歷程,在這些微生物來說,是將整個過程濃縮,以超快的速度進行。

要免除抗藥性病菌的出現,便要杜漸於微,在服用抗生素時,不可放過任何一個病菌,不讓任何有微抗藥性的病菌得以逃出生天。否則,可能會因為一個「逃犯」,使他日出現頑強抗藥性的惡菌而埋下伏線。

聰明的你,可能會想到,就算不服用抗生素,這些病菌也會進行突變,為什麼將責任歸究於濫用抗生素呢?

在自然環境,沒有選擇壓力下,有抗藥性和沒有抗藥性的個體也一起生存及繁殖,而且速度大致相同(除非有個體突然「突變」出擁有極快繁殖的能力)。在這個情況下,縱然有抗藥性的個體出現,它在整個族群(population)內的比例(proportion)也是很細。加上,每個個體的繁殖速度也是這麼快的情況下,資源(resource)的耗用速率很快。這會使個體間出現種內競爭(intra-specific competition),令整個族群的數量也維持於較少的數量。有抗藥性的個體比較難找到「發展空間」。一旦使用了抗生素,體內便會只剩下這些擁有抗藥性的個體。在競爭突然減少的情況下,這些抗藥性的個體便能肆無忌憚的生長及繁殖,及令其在整個族群中佔有更大比率。這會使越來越多病菌百分比會帶有抗藥性,對人類帶來威脅。

以第一隻抗生素「盤尼西林」[2](penicillin)為例,它於1928年被亞歷山大.費林明(Alexander Fleming)所發現。但八十年後的今天,已有不少病菌對盤尼西林呈抗藥性。

總結:

1.
 
 
 

「進化」並不是因生物主動決定改變生存方式及方法而成的,而是因為環境或大自然的選擇(natural selection)。大自然會將不適合的個體淘汰(eliminate),令該環境下最適合的個體存活下來(survival of the fittest)。

2.
 
不要濫用抗生素,尤其是對付因病毒引起的疾病(例如感冒)。因為抗生素並不能對付病毒。

3.
 

如果真的要服用抗生素,記緊依照醫生指示,依時完成整個療程,減少抗藥性病菌出現的機會。



1.「有殺錯,無放過」惡化問題

2.盤尼西林在部分國家已無效

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