另辟蹊径寻找抗生素

RobertHeinzen第一次试图让贝氏柯克斯体菌自己生长却惨遭失败。这种会引发被称为Q热的类似流感状疾病的细菌，通常只在其感染的细胞中分裂。这迫使研究人员不得不在哺乳动物的组织中使其生长出来，并且阻碍了他们研究这种微生物的努力。当上世纪90年代初Heinzen在博士后期间试图找到一种不同的方式培养这种细菌时，他得到的只是半本潦草的笔记。

不过，这个问题让他终日不得安宁。直到2003年，贝氏柯克斯体的基因组被测序出来，同时Heinzen在蒙大拿州哈密尔顿市的美国国立卫生研究院落基山实验室创建了自己的实验室。他认为，基因组能提供关于这种细菌新陈代谢和生长的重要线索。即便如此，Heinzen指导的博士后AndersOmsland还是花费了近4年的时间系统测试过上百种不同组合的培养条件，才找到在细胞外培养这种细菌的完美“食谱”。“当他把培养菌拿给我看时，我本以为那是一种污染物。”Heinzen回忆说。然而，随后几个月的努力证实了他们的成功。

贝氏柯克斯体依然属于少数。据估计，有85%～99%的细菌和古生菌尚无法在实验室中被生长出来。这极大地限制了科学家对微生物生命的了解，并且阻碍了对通常来自细菌的新抗生素的寻找。随着现有药物的耐药性急剧上升，这种研究正变得更加迫切：上个月，世界卫生组织批准一项阻击抗生素抗药性的全球计划，同时一个由英国政府指派的评审小组呼吁全球制药行业投入13亿英镑（合20亿美元）复兴抗生素研究。为寻找新药，研究人员表示，他们需要一些替代方法，以调查一系列未被培养出来的生物体——微生物世界中的神秘“暗物质”。

鸡尾酒培养法

按照惯例，生物学家通过在一系列相当标准的营养物质中生长出某一物种的纯培养物来研究微生物。然而，麻烦在于细菌并不像在自然界中那样生活：它们居住在一个非常宽广的环境范围内，并且通常伴有其他有机体，而科学家一直在试图重新创造这些条件。不过，正如Heinzen和Omsland在他们关于贝氏柯克斯体的研究中所展示的，基因序列能打开一扇门。

Omsland利用测序将细菌在宿主细胞内成功生长时所表达的基因同它们试图独自生长时所表达的基因进行比较。他发现，一套涉及蛋白质合成的基因在苦苦挣扎的细菌内较不活跃。这暗示，向培养基中加入氨基酸和缩氨酸或许有助于细菌变得繁盛。不过，即使在Omsland成功地将细菌的蛋白质合成增加13倍时，它仍然无法分裂。

最终的线索来自证明贝氏柯克斯体能在低氧环境中生存下来的基因。当研究团队将这种细菌放置在5%或者更少的氧气中时，他们最终看到它在生长。“这是至关重要的发现。”Heinzen表示，它不是营养物质，而是环境因素。

自从采用无异种生物混杂或没有宿主的新培养技术，贝氏柯克斯体研究领域得到极大的扩展。通过选择性地打开或关闭基因，研究人员了解了这种细菌是如何同宿主细胞发生相互作用，进而将后者感染并且发生分裂的。“毫不夸张地说，在无异种生物混杂的情况下生长贝氏柯克斯体已经彻底改变了这个研究领域。”澳大利亚墨尔本大学微生物学家、贝氏柯克斯体研究者HayleyNewton表示。这种细菌在空气中具有高度传染性，并且被认为是一个可能的生物威胁。目前，Heinzen的实验室正致力于制造致病基因已被灭活的菌株，以期它们在研发疫苗时能派上用场。

同时，研究人员正在设计针对只在细胞内生长的其他微生物的培养体系。已在华盛顿州立大学就职的Omsland开发出一种针对导致最常见性传播疾病的病菌——沙眼衣原体的无细胞培养体系。他说，目前尚未诱导沙眼衣原体在培养基中分裂，但“我生性乐观”，在贝氏柯克斯体上取得成功为他的希望提供了“燃料”。

微型化的培养物

加速寻找培养“食谱”过程的一种方法是利用微流体芯片。这是一种拥有被不同通道连接起来、使其有可能同时运行很多试验的上千个微小凹槽。在利用此方法培养出一种新的细菌后，来自加州理工学院的