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                      科學美國人(翻譯):潛在超級細菌殺手正在增長 2021.08.11

                      Sarah Vitak: This is Scientific American’s 60 Second Science. I’m Sarah Vitak. 

                      Sarah Vitak:這是《科學美國人》的 60 秒科學。我是莎拉維塔克。

                      Modern medicine and bacterial pathogens are in an arms race. We use antibiotics to keep them at bay. And then they adapt to become immune to those antibiotics, evolving into superbugs.

                      現代醫學和細菌病原體處于軍備競賽中。我們使用抗生素來阻止它們。然后它們適應對這些抗生素免疫,進化成超級細菌。

                      The battle has been an asymmetric one—we just don’t have that many options in the fight. Most of our antibiotics come from bacteria—the vast majority from just a single genus: Streptomyces. And most antibiotics use the same handful of strategies to attack bacteria.

                      But there’s a reason that we use only a tiny fraction of the antibiotic chemicals that exist in nature.

                      這場戰斗是一場不對稱的戰斗——我們只是在戰斗中沒有那么多選擇。我們的大部分抗生素來自細菌——絕大多數來自一個屬:鏈霉菌屬。大多數抗生素使用相同的少數策略來攻擊細菌。但是我們只使用自然界中存在的抗生素化學物質的一小部分是有原因的。

                      Miriam Rosenbaum: This search for completely new substances was unsuccessful for the past 30 years. But it’s very difficult to make sure that we find an antibiotic—so a substance that’s produced by microorganisms and that’s toxic to other microorganisms but that is not toxic to humans.

                      Miriam Rosenbaum:在過去的 30 年里,這種對全新物質的探索沒有成功。但是很難確定我們找到了一種抗生素——一種由微生物產生的物質,對其他微生物有毒性,但對人類沒有毒性。

                      Vitak: Miriam Rosenbaum is a professor of synthetic biotechnology at the Hans Kn?ll Institute in Germany.

                      But how then, if they are so hard to find, do scientists know that we have only found a tiny fraction of the antibiotic substances that exist in nature?

                      Vitak:  Miriam Rosenbaum是德國漢斯諾爾研究所合成生物技術教授。

                      但是,如果它們很難找到,科學家們怎么知道我們只發現了自然界中存在的抗生素物質的一小部分?

                      Rosenbaum: We do know that because for the past 20 years we were in this biological revolution of sequencing. 

                      羅森鮑姆:我們確實知道這一點,因為在過去的 20 年里,我們一直處于測序的生物學革命中。

                      Vitak: Researchers like Rosenbaum have taken that revolution underground—literally—like into the dirt.

                      Vitak: 像 Rosenbaum 這樣的研究人員已經把這場革命帶到了地下——字面意思——就像在泥土里一樣。

                      Rosenbaum: And so with these environmental sequencing campaigns, we found out that actually, the microbial world is much, much bigger than we thought it is. And this is how we know that we only have 5 percent in the lab, because we see just looking at the DNA in the soil sample—we see there are 95 percent more. But where are they? We don’t have the cells. We can know more than their name—or more than that they exist there. We see what genes they have.

                      羅森鮑姆:通過這些環境測序活動,我們發現實際上,微生物世界比我們想象的要大得多。這就是我們如何知道實驗室里只有 5%,因為我們只看到土壤樣本中的 DNA——我們看到還有 95%。但他們在哪里?我們沒有細胞。我們可以知道的不僅僅是他們的名字——或者不僅僅是他們存在于那里。我們看看他們有什么基因。

                      Vitak: They don’t have the cells because only about 1 to 15 percent of the species of bacteria in nature can currently be grown in the lab. It’s like dusting a room for fingerprints only to find that the place is totally covered—and in ones you don’t have IDs for. And also, that the party’s still going all around you, but you can’t see the guests.

                      Vitak: 他們沒有細胞,因為目前只有大約 1% 到 15% 的自然界細菌可以在實驗室中生長。這就像在房間里刷指紋,結果發現這個地方完全被覆蓋了——而在那些你沒有身份證的地方。而且,派對仍在您周圍進行,但您看不到客人。

                      What Rosenbaum can tell from the sequences is that these unseen bacteria do make more and different kinds of antibiotics.

                      羅森鮑姆從序列中可以看出,這些看不見的細菌確實制造了更多不同種類的抗生素。
                      So which bacteria are making them? And is it possible to keep them alive long enough to make the ID? Rosenbaum’s answer: microscopic bacterial pool parties.

                      那么是哪些細菌在制造它們呢?是否有可能讓它們存活足夠長的時間來制作 ID?Rosenbaum 的回答:微觀細菌泳池派對。

                      Rosenbaum: Slowly over a long time we have been going smaller and smaller. And now we are at the picoliter-sized droplets, so way smaller than a milliliter that you can still see or a microliter that you can barely see. It’s a million times smaller than microliters. And so these, these picoliter droplets, now are the houses for these microorganisms. 

                      羅森鮑姆:在很長一段時間內,我們慢慢地變得越來越小?,F在我們處于皮升大小的液滴,比您仍然可以看到的毫升或幾乎看不到的微升小得多。它比微升小一百萬倍。所以這些,這些皮升液滴,現在是這些微生物的家園。 

                      Vitak: So microscopic water houses.

                      Vitak: 如此微小的水屋。

                      Rosenbaum: And we put one cell in one of these droplets, so every cell gets their own house. And then, since these are so small, we can cultivate millions of these small droplet houses in one experiment. And so we take out of one soil sample of a few grams—we get millions of bacterial cells, and we put them all in their individual house. And then we see what grows.

                      羅森鮑姆: 我們在其中一個液滴中放置了一個細胞,所以每個細胞都有自己的房子。然后,由于它們很小,我們可以在一次實驗中培育出數百萬個這樣的小水滴屋。所以我們從一個幾克的土壤樣本中取出——我們得到了數百萬個細菌細胞,我們把它們全部放在各自的房子里。然后我們看到什么增長。

                      Vitak: The work was published in the journal eLife. [Lisa Mahler et al., Highly parallelized droplet cultivation and prioritization of antibiotic producers from natural microbial communities]

                      And what they found is that they were able to grow a completely different set of bacteria than what would normally grow using traditional cell culturing techniques.

                      Vitak: 這項工作發表在eLife雜志上。[Lisa Mahler 等人,高度并行化的液滴培養和天然微生物群落抗生素生產者的優先級排序]

                      他們發現,與使用傳統細胞培養技術正常生長的細菌相比,他們能夠培養出一組完全不同的細菌。

                      Rosenbaum: So typically, we put them either in a shake flask, that’s like the size of a hand, and then we have a few microbial cells in there that are basically lost in an ocean. Or we put them on an agar plate on the solid media when they don’t normally grow in this type of environment.

                      羅森鮑姆: 所以通常情況下,我們將它們放在一個搖瓶中,就像一只手那么大,然后我們在里面有一些微生物細胞,它們基本上消失在海洋中?;蛘?,當它們通常不會在這種類型的環境中生長時,我們將它們放在固體培養基上的瓊脂平板上。

                      Vitak: Giving them their own private space to grow separately also probably helps ...

                      Vitak: 給他們自己的私人空間單獨成長也可能有幫助......

                      Rosenbaum: To take them out of the competition to give them a chance to actually grow up and to grow without competition and without somebody producing antibiotics and fighting against them, and so on.

                      羅森鮑姆:讓他們退出競爭,讓他們有機會真正成長,在沒有競爭的情況下成長,沒有人生產抗生素和對抗他們,等等。

                      Vitak: And the micro water houses are proving to be very flexible incubators. They are tiny, so millions can be grown together in one test tube, and they can be manipulated. So they can be put onto agar plates individually, giving the bacteria a better shot at growing there. Or they can be used to do experiments with different conditions inside each individual droplet.

                      But the goal has always been to turn them into tiny antibiotic factories.

                      Vitak:事實 證明,微型水屋是非常靈活的孵化器。它們很小,因此可以在一個試管中一起生長數百萬,并且可以對其進行操作。所以它們可以單獨放在瓊脂板上,讓細菌更好地在那里生長?;蛘咚鼈兛捎糜谠诿總€單獨的液滴內進行不同條件的實驗。但目標一直是將它們變成小型抗生素工廠。

                      Rosenbaum: So we took all the droplets that had growth in it, and then we added an indicator bacterium that has a light label, a fluorescent label. If these indicator bacteria are able to grow when they are added to the droplet, then we get a light signal—a green or red signal of this droplet.

                      羅森鮑姆: 所以我們取出了所有在其中生長的液滴,然后我們添加了一種帶有光標記、熒光標記的指示菌。如果這些指示菌在被添加到液滴中時能夠生長,那么我們就會得到一個光信號——這個液滴的綠色或紅色信號。

                      Vitak: So red or green light coming from a droplet means the wild bacteria isn’t producing an antibiotic—which would kill the indicator bacteria in the drop. The color of the light conveniently tells them what type of bacteria is still alive.

                      羅森鮑姆: 所以我們取出了所有在其中生長的液滴,然后我們添加了一種帶有光標記、熒光標記的指示菌。如果這些指示菌在被添加到液滴中時能夠生長,那么我們就會得到一個光信號——這個液滴的綠色或紅色信號。

                      But a dark droplet—so one without any light coming from it—means if the wild bacteria is killing the indicator bacteria stopping it from growing and stopping it from producing the light. So it must be producing an antibiotic.

                      但是一個黑色的液滴——所以沒有任何光來自它——意味著野生細菌是否正在殺死指示細菌,阻止它生長并阻止它產生光。所以它一定是在生產抗生素。

                      Rosenbaum: So we can select all the dark droplets and then deposit them. Now we want to get these cultures; we want to get whoever is producing the antibiotic. And now we want to get those out of the droplet.

                      羅森鮑姆: 所以我們可以選擇所有深色液滴,然后將它們沉積?,F在我們想要獲得這些文化;我們想要找到生產抗生素的人?,F在我們想把它們從液滴中取出。

                      Vitak: This means that they can screen millions of bacteria for antibiotic properties pretty quickly and easily.

                      Vitak: 這意味著他們可以快速輕松地篩選數百萬細菌的抗生素特性。

                      Inside these microscopic bacterial pool parties, humans might just find an upper hand in the arms race against the superbugs.

                      在這些微觀細菌池派對中,人類可能會在與超級細菌的軍備競賽中占據上風。
                      Thanks for listening. For Scientific American’s 60 Second Science, I’m Sarah Vitak.

                      謝謝收聽。對于《科學美國人》的 60 秒科學,我是 Sarah Vitak。

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                      劍橋英語精華版
                      2007年VOA慢速
                      VOA中級美語
                      美國習慣用語
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