如果有一个“最讨厌的微生物排行榜”，金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）肯定能名列前茅。作为常见的人类病原菌之一，在绝大多数的疾病中都少不了它在捣鬼。从上呼吸道到消化道，甚至连表皮感染它都能掺和一脚。更令人头疼的是，它们之中还存在“超级细菌”——比如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）——这些能耐受多种抗生素的家伙可是能致人死命的。
不过近日，德国图宾根大学的科学家安德烈·佩修（Andreas Peschel）和同事找到了一种能够对抗“超级金葡”的武器。有趣的是，这件致命的武器来自另一种葡萄球菌——路邓葡萄球菌（Staphylococcus lugdunensis）。相关论文[1]今天发表在《自然》杂志上。
鼻腔里的抗菌利器
在葡萄球菌家族中，金黄色葡萄球菌也算是个不受待见角色。金黄色葡萄球菌的存在常常和其他葡萄球菌属细菌的存在呈现负相关的关系——每当金黄色葡萄球菌大量出现的地方，其他的葡萄球菌常常处于劣势，而在其他的葡萄球菌繁荣的地方，金黄色葡萄球菌的踪影也往往相对少见。研究者发现，在人类鼻腔中，有金黄色葡萄球菌“落户”的比例大概占30%左右。也就是说，另外还有70%的人的鼻腔里，可能有什么在抵抗金黄色葡萄球菌的繁殖。从这个独特的区域入手，研究者希望能找到某些抗菌利器。
在鼻腔中，研究者发现了一些同属于葡萄球菌的细菌。他们推测，金黄色葡萄球菌生长“吃瘪”，很可能是这些葡萄球菌的功劳。为了找到这群葡萄球菌中的无名英雄，研究者对分离自人类鼻腔中的90份含有葡萄球菌的样本进行了检测，最后，研究人员将重点锁定在路邓葡萄球菌身上。
路邓葡萄球菌。图片来源：mostly*harmless/flickr.com
尽管都是葡萄球菌，但相对于作恶多端的金黄色葡萄球菌，路邓葡萄球菌可友善得多。作为人类体表常见的共生菌，路邓葡萄球菌主要生活在人们的鼻腔处。相比于没有它们进驻的鼻腔，有路邓葡萄球菌生存的鼻腔中出现金黄色葡萄球菌的情形要少得多。研究人员随即开始寻找路邓葡萄球菌基因组中可能与抑菌活性有关的基因，最终找到了lugD——他们发现，当这一基因被突变后，它们不再能抑制金黄色葡萄球菌的生长。研究人员很感兴趣，这个lugD到底编码了些啥？
路邓葡萄球菌IVK28型的抑菌活性。野生型路邓葡萄球菌（左）对金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌活性；当lugD基因突变后（中），抑菌活性丧失；人工填补完整lugD基因（右）后，路邓葡萄球菌的抑菌能力得到恢复。
在随后的研究中，他们发现lugD还不是路邓葡萄球菌抑菌能力的全貌。实际上，它们装备了一个基因簇——lugA、lugB、lugC、lugD四个基因组成了一条流水线，协同生产一种被研究人员称为“路邓菌素”（lugdunin）的蛋白。这个蛋白由六个氨基酸组成，它们手拉手连接成一个环状结构。
路邓菌素（lugdunin）的化学结构。图片来源：参考文献[1]
令人惊喜的是，路邓菌素具有很强大且范围很广的抗菌活性。每毫升仅有1.5μg路邓菌素，就能抑制金黄色葡萄球菌的生长，连MRSA也免不了成为这一抗菌素的“刀下亡魂”。此外，路邓菌素对其他许多革兰氏阳性菌也具有杀伤力，在合适的浓度下，连抗万古霉素肠球菌（VRE）这类臭名远扬的超级细菌都能干掉。
在共生菌中寻找抗菌药物
为什么路邓菌素那么强？答案也许是为了生存——要跟多种同类争夺空间和资源，抢不过就得死——在这样的选择压下，活下来最直接的方法就是干掉对手。路邓菌素实际上就是路邓葡萄球菌设法抑制其他细菌生长，在长期演化中形成并被保留下来的“生物武器”，它的打击对象想要建立起对它的耐受性可能尤其困难。
找到路邓菌素这样一个前景光明的药物分子固然可喜可贺。但更具意义的，是科学家们找到它的方法：在微生物们这么多年的“宫斗”中，总能找到互相“克制”的微生物存在。利用这一性质追踪能够抑制病原的微生物，再去寻找产生效力的化合物。可能是未来新一代抗生素研发的新思路。
依据需要针对的病原，分离出具有抑制效果的菌群，追踪具有抑菌能力的菌种，再分离出有效力的化合物。佩修的研究显示，不仅是肠道菌群，我们身体各处——诸如鼻粘膜——的共生菌都可能具有抵抗病原菌的能力。图片来源：参考文献[2]
事实上，许多研究已经表明，抗菌肽其实是广泛存在的。为了抑制竞争者的生长，这些人们看不到的小家伙可谓无所不用其极。这些与同类斗争了多年的微生物们无论在手段和效果上，都显得比人类聪明多了。而那些和我们一起生活了许多年的“老邻居”，也许有朝一日能成为人们从“超级细菌”手下抢回人命的关键。然而不得不强调的是，即便像路邓菌素这样的新发现越来越多，滥用抗生素的问题也还是需要妥善解决。
（编辑：Calo）
参考文献：
- Alexander Zipperer, et al. Human commensals producing a novel antibiotic impair pathogen colonization. Nature 535, 511–516 doi:10.1038/nature18634
- Kim Lewis & Philip Strandwitz, Microbiology: Antibiotics right under our nose. Nature 535, 501–502 doi:10.1038/535501a