在抗生素宣传周之后，全球抗生素耐药性危机再次成为焦点。今年的宣传活动尤其严峻，因为我们越来越意识到“后抗生素时代”的到来，届时我们可能无法再使用这些关键药物来挽救生命。随着公众呼吁减少滥用和过度使用抗生素的呼声占据了头条新闻，世界各地的实验室仍在致力于了解细菌如何产生耐药性。
抗生素耐药性的关键几乎完全集中在基因层面的进化。由于细菌繁殖和分裂的速度极快，进化可以在几天内发生。实现这一目标有多种方法；在最简单的机制层面，DNA会发生改变，从而产生由抗生素靶向的蛋白质的耐药变种。一旦发生这种进化，后代将能够抵抗治疗。将足够多的这些各种进化时刻叠加起来，细菌就可以变成多重耐药或超强耐药，在某些情况下，甚至是全耐药，此时没有任何抗生素治疗是有效的。
理解耐药性的进化动力学对于找出对抗或至少延缓这一过程的方法至关重要。这在实验室中进行是最好的。在这里，细菌可以被“训练”成对抗生素产生耐药性，从而使研究人员能够确定是哪些刺激物促使了进化过程。
大多数时候，抗生素本身就足够了，然而，其他因素可以改善情况，并增加从抗微生物敏感性向耐受性转变的可能性。没有一个恰当的模型，要完全定义这些触发因素并非易事。已经进行了许多尝试，但结果通常因细菌和使用的药物而异。本质上，还没有开发出能够涵盖耐药性所有方面的恰当模型。
现在，对于耐药性发展可能有了一个更好的普遍视角的希望。上周，一个欧洲研究团队开发了一种新颖的方法来识别耐药性进化Determinants（决定因素）。该团队使用了一个称为“适应性效应分布”（DFE）的模型，能够了解细菌如何对治疗产生反应，以及任何进化变化——不仅仅是耐药性——是否会影响整体存活。
该小组在实验中研究了大肠杆菌。它是一种生长迅速且能快速进化的细菌。它也以对多种不同抗生素产生耐药性而闻名。对该团队来说，这是他们分析的理想测试对象。
实际的实验涉及将大肠杆菌暴露在八种不同抗生素的各种剂量下。目的是建立剂量-反应曲线，并确定耐药性发展的有效浓度。一旦完成，该团队就开始更仔细地研究细菌在基因和代谢水平上的变化。
毫不奇怪，当数据返回时，DFE因抗生素的不同而对细菌产生显著差异。这是意料之中的。但真正令人惊讶的是预测这种差异的能力。进化变化取决于抗生素剂量，并且可以使用一个相当简单的数学公式进行量化。本质上，耐药性的发展完全与抗生素有关。
然而，当该团队更仔细地研究基因层面发生的情况时，他们注意到大肠杆菌对不同抗生素的反应方式存在差异。例如，有些抗生素（如呋喃妥因）的变异性很小。细菌要么以相同的程度产生耐药性，要么根本不产生耐药性。至于其他抗生素，耐药性水平则更加多样化。
对作者来说，这些数据表明大肠杆菌对呋喃妥因的耐药途径只遵循一条特定路径，而对其他药物的耐药性则需要一系列进化步骤。当该小组检查细菌的整个基因组时，他们的理论得到了证实。对于呋喃妥因，存在一条高度可重复的路线。对于其他抗生素，则观察到几种不同的进化变化，所有这些变化都提供了一定的耐药性。
作者认为，DFE可能是在实验室中确定一种抗生素在实际应用中是否有效的非常好的方法。在实验室中呋喃妥因只有一条耐药途径的结果与人群中低水平的耐药性很好地吻合。至于其他抗生素，由于进化选择的多样性，耐药性可能更快发生；这在现实世界中也得到了证实。
就抗生素的未来而言，我们必须认识到军火库中的所有新成员都有明确的使用寿命，这是由于耐药性的出现。但要感谢这项特别的研究，我们也许能够找到那些耐受性发展潜力更小的抗生素。以DFE为指导，我们甚至可能找到细菌根本无法逃避的药物，从而在未来保护我们的抗生素，并推迟后抗生素时代的到来。
