简单细菌实验揭示：我们的下一种抗生素可能已经毫无用处

简单细菌实验揭示：我们的下一种抗生素可能已经毫无用处 图：青霉菌，青霉素来自它只是古代的人们并不清楚这些疾病（感染）是细菌引起的，也并不清楚是在用抗生素对抗细菌，只是他们正巧发现了这种疾病可以用这种物质治疗，并记录了下来而已。人类真正意义上的第一种抗生素是1909年出现的，当时德国医生保罗·埃利希 (Paul Ehrlich) 发现了一种叫做砷凡纳明的化学物质，它可以有效治疗梅毒。之所以说这是第一种抗生素，是因为当时的保罗·埃利希已经有了抗生素的概念了，就是找到特定化学物质，它对病原体细菌细胞有效，而对其它细胞无效。现在流传的故事是，保罗·埃利希发现某些化学染料会使某些细菌细胞着色，但不会使其他细菌细胞着色，所以他坚信存在某种化学物质只对特定细菌有效，而不会伤害正常细胞。自从抗生素诞生以来，人们就发现，细菌对抗生素的耐药性是越来越强了，所以你经常会看到“抗生素滥用”、“抗生素制造超级细菌”之类的报道。不过，我现在要告诉你的是，抗生素对抗细菌的时代可能还有一个问题，就是当一个细菌完全适应某种抗生素，以至于我们无法用已有抗生素对抗它时，下一种抗生素可能也会不起作用。至于为什么会是这样，就要回答一个困扰人们一个多世纪，甚至直到今天都有争议的问题：细菌的变异是随机的还是有目的的？或者说，细菌是先遇到抗生素后才会产生抗药性，还是说在没有遇到抗生素之前，也会产生抗药性？有一个简单的实验可以解释这个问题，细菌抗药性可能不需要遇到抗生素也会产生，而且现在越来越的实验证实了这点。1943 年，两个科学家萨尔瓦多·卢里亚 (Salvador Luria)马克斯·德尔布吕克 (Max Delbrück)发明了这个实验。图：噬菌体模型这个实验是怎么回事？到底是噬菌体的存在才让细菌产生相应噬菌体抗体，还是说噬菌体抗体只是细菌随机突变的一个幸运结果，上个世纪这个问题存在巨大的争议。为了解决这个争议，卢里亚和德尔布吕克开始合作，但是经过几个月的实验，他们都没有成功。据信，1943年1月16 日晚上，卢里亚从一位同事在老虎机上赢得大奖而得到灵感（估计得奖的那哥们很兴奋逢人就说），才设计了这个经典实验。卢里亚找来一些试管和培养皿，每个试管里都装满了适合大肠杆菌繁殖的营养肉汤，而每个培养皿里都装有噬菌体。然后他将大肠杆菌放入试管中培养，让它在里面自由繁殖，很快细菌浓度就飙升，并导致每个试管都变得浑浊（一天之后）。图：噬菌体攻击细菌然后，卢里亚将每个试管中的大肠杆菌转移到那些充满噬菌体的培养皿中，并在一天之后，计算每个培养皿中耐药细菌菌落的数量。上述争议的两个观点会产生两种不同结果，并体现在耐药细菌菌落的数量上。第一种：如果细菌只通过与噬菌体相互作用来产生抗性，那么试管中的细菌将不会有抗噬菌体的变种；另一方面，当这些细菌被转移到含有噬菌体的培养皿中时，只有少数细菌会产生耐药变种，之后每一种抗噬菌体的变种都会生长成一个菌落，但剩下的细菌会死于感染。其实，这种情况甚至都可以观察出来，那就是所有细菌转移到培养皿中之后，它都会先经历变得清澈（因为细菌减少），然后再开始变得浑浊，它们变清澈的情况会一样，只是变浑浊的情况会不太一样，因为每个样本的抗性何时出现不确定。第二种：如果细菌不是与噬菌体相互作用来产生抗性，那么试管中的一些细菌已经是抗噬菌体的变种。早期出现抗性突变(红色)将产生大量变体个体，而后期则很少?Qi Zheng在这种情况下，如果开始的第一代细菌就是变异的抗性变种，那么当它转移到培养皿中时，至少有一半的细菌会在后代中产生抗性。如果在第二代中发生变异，那么至少八分之一的细菌产生抗性，以此类推。如果你不太理解前面的数据，只要了解，在这种情况下，晚期突变发生得更频繁（因为细菌数量大），但产生的抗性变异却更少，而早期突变很少发生（因为细菌数量少），但会产生大量的具有抗性的变异个体。这个和老虎机的得奖情况很像，小额奖金面额小但频繁，而大额奖金金额大但很少发生，卢里亚估计就是这样得到灵感的。大肠杆菌转移到培养皿之后的情况@Qi Zheng卢里亚最后统计的结果是第二种，（第二天）大多数培养皿中没有或只有少量的抗噬菌体菌落，但有几个培养皿中含有大量的抗噬菌体菌落最初几代就获得抗性。这意味着一些细菌样本在与培养皿中的噬菌体相互作用之前，就已经产生了抗噬菌体菌落，所以并不是噬菌体导致了抗性的发生。你可能已经发现了，我们这里好像只提到卢里亚，说好的两人合作呢。其实，实验完成后，卢里亚给德尔布吕克发了一张纸条，要求他检查自己的工作，不过后面两人共同完成了论文，描述了实验方案和测量细菌突变率的理论框架。我们现在看起来这个实验很简单，但其实它至今都具有现实意义，因为它意味着细菌可以对尚未开发出来的抗生素产生耐药性，他们两人也因此获得了1969年的诺贝尔生理学或医学奖。之后，其他科学家也用相似的方法，用青霉素和结核病药物代替噬菌体，实验结果也是一样的，一些样本可以在完全没有接触过这些抗生素的情况下天生具有抗性。所以，不要觉得抗生素永远可靠，如果现在常用的抗生素已经不再有用，那么新的抗生素出现，也不意味着它对所有人都有效。 ... PC版： 手机版：

华为手机7nm芯片上的突破将难以再现，美国的制裁漏洞百出而非毫无用处

华为手机7nm芯片上的突破将难以再现，美国的制裁漏洞百出而非毫无用处 华为和中芯国际均未公开 Mate 60 Pro 内部芯片的规格。然而，半导体研究公司 SemiAnalysis 的创始人迪伦·帕特尔 (Dylan Patel) 本周告诉我，该处理器的尺寸和性能意味着几乎可以肯定它是由中芯国际以 7 纳米或更好的工艺制造的。 最新的进展是渐进式的，而不是革命性的，因此北京的庆祝和华盛顿的绝望都为时过早。 “这是一个突破，但并不出乎意料。中芯国际已经展示了它可以在 7 纳米工艺上制造更简单的芯片，这是之前工作的进步，”帕特尔说，这种进步是可行的，因为理论上设计用于制造较小芯片的旧工具仍然能够制造更先进的半导体。 可以部署各种创新技术来将连接缩小到超出理论上可能的范围。 最常见的方法称为多重图案化，最早于40 年前提出，甚至被全球领先的台积电公司所采用。这一步不是将一片硅片暴露在光下一次以标记出电路设计，而是已完成多次。Patel 表示，中芯国际与之前的台积电一样，可以通过运行此光刻步骤四次或更多次来实现 7 纳米。 这就好比禁止使用能达到 100 节的喷气发动机，而没有意识到飞机制造商可以使用四个而不是一个发动机，以提供更大的推力和更高的速度。当然，四个引擎可能是矫枉过正、低效且昂贵的，但当结果证明手段是正确的时候，受制裁的一边就会有所创新。 （节选，）

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