细菌的**抗微生物药物耐药性(antimicrobial resistance)**是一种可以一步步跟踪的自然选择。有些细菌碰巧带有耐药等位基因。当抗生素存在时,没有耐药性的细菌死亡,有耐药性的细菌存活、繁殖并把等位基因传下去,于是群体变得以耐药细菌为主。
本课只是科学内容,不对任何人的用药提出建议,健康问题应请教医生或药剂师。它属于疾病与防御概念专题,逻辑与变异与选择相同。
如何把它解释为自然选择?
按这个顺序用五个相连的步骤:
- **变异:**细菌群体存在差异,少数细菌带有通过突变产生的耐药等位基因。
- **选择压力:**抗生素存在。
- **存活:**没有耐药性的细菌被杀死,有耐药性的细菌存活。
- **繁殖:**存活者繁殖并传下等位基因。
- **改变:**后代中耐药细菌所占比例更高。
每一步都需要自己的句子。如果跳过第 1 步或第 4 步,解释就不完整。
例题
一个培养液开始有 1000 个细菌,其中 2 个带有耐药等位基因。数字是为练习而虚构的。
**问题:**抗生素杀死了每一个没有耐药性的细菌。存活者每小时各分裂一次。10 小时后有多少个细菌?为什么它们全部有耐药性?
**第 1 步,存活者:**1000 − 998 个无耐药性 = 2 个存活者。只剩下 2 个耐药细菌。
**第 2 步,倍增:**10 小时表示倍增 10 次,所以乘以 2 十次。2¹⁰ = 1024。
**第 3 步,总数:**2 × 1024 = 2048。检验:1024 × 2 = 2048。
**第 4 步,解释:**每个细菌都是这两个存活者的后代,所以每个都带有耐药等位基因。
**答案:**2048 个细菌,全部有耐药性,因为只有耐药细菌存活并繁殖。
要避免的错误
常见的失误是说单个细菌为了应对药物而改变。
错误答案:“细菌习惯了抗生素,就变得有耐药性。”
学生描述的是单个生物在适应,而选择不是这样运作的。
纠正方法是说明耐药等位基因原本就偶然存在于某些细菌中,抗生素选择了它们。群体之所以改变,是因为耐药细菌存活并繁殖。没有哪个细菌做了决定或学到什么。
自我检测
先试做,再打开答案。
1. 为什么抗生素对病毒无效?
Show answer
抗生素作用于细菌,而病毒不是细菌。所以抗生素对病毒感染不起作用。
2. 一个培养液中有 4 个存活的耐药细菌,每小时倍增一次。5 小时后有多少个?
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倍增 5 次:2⁵ = 32。所以 4 × 32 = 128 个细菌。检验:4 → 8 → 16 → 32 → 64 → 128。
3. 写出一个能把突变、抗生素和存活联系在一起的术语。
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自然选择。突变提供耐药等位基因,抗生素是选择压力,耐药细菌存活并繁殖。
接下来学什么?
回到专题总览检查整条学习路线,然后用综合练习测试自己。这里的想法与课程稍后的变异与选择相连。
觉得选择论证很难流畅写出的学生,可以在线上一对一生物补习中练习。