摘要
抗生素对于治疗人类、宠物和牲畜的细菌感染非常重要。然而，抗生素的不当使用导致了抗生素耐药性，使得一些感染难以治疗。我们迫切需要发现新的抗生素，但我们如何找到它们呢?答案可能在于蜜蜂和它们生产的蜂蜜。以独特植物为食的蜜蜂产出的蜂蜜具有高水平的抗生素活性，这是由于蜜蜂收集来酿蜜的花蜜中存在抗菌化合物。除了花蜜，蜜蜂还收集花粉，其中含有每一种被访问植物的独特DNA样本。通过研究这种DNA，我们已经确定了蜂蜜中抗菌化合物的来源。我们现在正致力于从这种蜂蜜中开发新的抗生素，我们在大学建筑上安装了蜂箱来制造我们自己的超级蜂蜜。
抗生素是什么?为什么它们很重要?
抗生素药物是否用于治疗由细菌．细菌是肉眼看不见的微小生物。它们由包围遗传物质的细胞壁和构成细菌的其他成分组成。世界上大约有3万种不同的细菌，它们的形状和大小各不相同。与人类和哺乳动物不同，细菌通过分裂繁殖，即一个细胞变成两个细胞，两个细胞变成四个细胞，以此类推。有些细菌对人体有益，我们实际上需要它们来生存，例如，消化道中的细菌，帮助我们消化食物。然而，有些细菌对我们有害，会使我们生病。
抗生素是一种化合物，通过阻止细菌进行生存所需的活动来杀死细菌。一些抗生素通过破坏细胞壁起作用，阻止细菌分裂繁殖。另一些则阻断细菌生存所需蛋白质的产生。在自然界中，抗生素是由细菌和真菌产生的，目的是杀死它们的竞争对手，为它们腾出更多的空间。人类已经适应了这种方法来杀死对我们有害的细菌!
最著名的抗生素青霉素是亚历山大·弗莱明教授在1928年偶然发现的[1］．他度假回来，开始整理含有菌落的培养皿葡萄球菌这些细菌会引起疖子、喉咙痛和脓肿。他注意到，在一个盘子上，有一片霉菌生长的区域，而霉菌周围的区域没有细菌，就好像霉菌释放了什么东西来阻止细菌生长(图1)．这导致了青霉素的发现，这是第一种抗生素。在抗生素被发现之前，十分之三的死亡是由细菌感染引起的，但多亏了抗生素，以前致命的感染现在是可以治愈的!
- 图1 -一个被细菌覆盖的培养皿，显示含有抗生素的圆盘周围没有细菌生长。
- 这看起来很像亚历山大·弗莱明教授在他的培养皿上生长霉菌并阻止细菌生长时所看到的景象!
为什么我们需要新的抗生素?
细菌已经存在了30多亿年，它们是地球上最成功的生命形式之一。在适当的条件下，细菌会大肠杆菌每20分钟分裂一次，这意味着在短短7小时内，一个细菌可以产生超过200万个后代。细菌之所以能成功，是因为它们能比人类更快地适应环境的变化。人们希望，广泛使用抗生素治疗人类细菌感染将减少这些有机体的致病潜力。不幸的是，正如它们一直以来所做的那样，细菌只是适应了抗生素的使用，并发展出了避免抗生素有害影响的机制——它们变成了抗生素耐抗生素细菌．
虽然有超过100种不同的抗生素，但只有10种被医生常规使用。细菌对不同抗生素的敏感性不同，所以医生开最有效的药物很重要。如果使用了错误的抗生素，不仅病人不会好转，而且细菌可能会产生抗生素耐药性。同样，如果使用了不正确的剂量或如果没有按照指示完成处方，也会出现抗生素耐药性。许多人在咳嗽或感冒时向医生索要抗生素，但他们的症状通常是由病毒感染引起的，而不是细菌感染。抗生素对病毒不起作用，所以听医生的话，只在真正需要的时候服用抗生素是非常重要的。
除了治疗人类感染外，抗生素还经常被农业用于保护农场动物免受感染。对农民来说，给他们所有的动物注射抗生素更便宜，也更省时，不管它们是否真的感染了。这是抗生素耐药性的主要原因，欧盟已禁止使用。然而，在世界上许多地方，这仍然是普遍的做法。2］．
随着抗生素耐药性的增加，医生开出的抗生素无法治愈人类疾病的风险也在增加。因此，常见的低风险感染可能会危及生命。英国政府委托撰写的一份报告预测，到2050年，全球将有9200万人死亡，其中1000万人死于抗生素耐药性[3.］．因此，我们迫切需要找到新的抗生素来治疗细菌感染，并确保人们保持健康。
蜜蜂如何帮助我们找到新的抗生素?
蜂蜜的治疗功效已经流传了几千年，最早的关于蜜蜂的描述可以追溯到公元前4000到5000年。除了含有类似抗生素的物质外，蜜蜂还被称为抗菌化合物在美国，蜂蜜还被证明含有其他物质，可以刺激免疫系统、降低血压，并以其他方式保护细胞免受损害。蜂蜜和天然产品对细菌感染的人有益，也有助于健康的人保持健康。蜂蜜有着悠久的历史治疗使用，特别是当应用于皮肤治疗伤口，烧伤，和皮肤状况，如酒糟鼻和唇疱疹。目前用于治疗伤口的医用级蜂蜜可以杀死感染细菌，并通过减少炎症和疼痛来促进伤口愈合。
蜜蜂通过探花来酿蜜，在那里它们从花朵中收集一种含糖的汁液，叫做花蜜用舌头把它吸出来。然后，蜜蜂将花蜜储存在它们的蜜胃中，这与它们的食物胃不同。一旦它们的蜜胃吃饱了，它们就飞回蜂巢，把花蜜传给其他工蜂咀嚼。当花蜜从一只蜜蜂传到另一只蜜蜂时，花蜜就逐渐变成了蜂蜜。蜜蜂把蜂蜜储存在蜂房里。一开始，它有点湿，所以它们用翅膀扇它，让它变干，让它更粘。酿蜂蜜可不是件容易的事。一只蜜蜂要飞行9万英里才能酿出500克蜂蜜，相当于半袋糖。9万英里相当于绕地球飞行三圈!在一次采集过程中，一只蜜蜂必须采50到100朵花。
蜂蜜的抗生素活性部分是由于蜜蜂以植物为食的花蜜中存在植物源性抗生素。并不是所有的植物都含有抗生素化合物，所以蜂蜜的样本会根据蜜蜂所访问的植物而有显著差异。例如，麦卢卡蜂蜜因其抗菌活性而闻名，这是因为麦卢卡树的花蜜中存在一种名为甲基乙二醛的抗生素。
鉴别我们自己的超级蜂蜜
为了确定我们自己的抗菌超级蜂蜜，以及负责的植物，我们筛选了威尔士各地养蜂人捐赠的200多个蜂蜜样本。我们的假设是，通过鉴定具有最高抗菌活性的蜂蜜，我们可以回溯到确定负责的植物。每个蜂蜜样本都在实验室进行了抑制耐甲氧西林耐药细菌生长的能力测试金黄色葡萄球菌(MRSA)，通常在医院里发现。使用这种方法，我们从北威尔士鉴定出一种抗生素活性水平与Manaka蜂蜜相似的蜂蜜样本(图2) [4］．这种蜂蜜中的抗菌化合物也有抗大肠杆菌而且铜绿假单胞菌细菌。
- 图2 -我们测试我们的抗菌超级蜂蜜使用的实验称为琼脂扩散试验。
- 糖控制样品(不含抗菌物质)，麦卢卡蜂蜜和我们的蜂蜜(Tywyn生蜂蜜)被添加到细菌覆盖的培养皿中。12小时后，我们检查了这些培养皿，看看是对照组还是蜂蜜阻止了细菌的生长。对于这两种蜂蜜，我们在添加蜂蜜的地方周围都看到了一个清晰的区域，称为抑制区。这些清晰的区域表明蜂蜜阻止了细菌的生长。
下一步是确定这些抗菌化合物的原始来源植物。植物产生花蜜来吸引蜜蜂，并将其DNA以花粉．当它们以植物为食时，花粉粘附在蜜蜂身上，被带到下一棵植物上。这种DNA的转移被称为授粉，它在植物繁殖中起着关键作用。幸运的是，一些花粉被困在蜂蜜中，我们能够通过两种实验室技术，识别出蜜蜂所访问的植物，因为它们制造了我们的超级蜂蜜。
首先，我们使用一种非常强大的显微镜，叫做电子显微镜，来检查蜂蜜中的花粉颗粒。在如此高倍的放大镜下，很容易看到花粉粒的特征，这为我们提供了它们来自哪些植物的线索图3．我们还从花粉中提取了DNA，并对其进行分析，以确定其序列[5］．从花粉中获得的DNA序列可以与许多当地植物的已知DNA序列进行比较。当序列匹配时，这就告诉我们蜂蜜中花粉的来源是哪些植物。
- 图3 -从抗菌蜂蜜样品中提取的花粉粒，在电子显微镜下观察。
- 来自不同类型植物的花粉粒具有独特的形状和结构，因此，使用这种技术，我们可以确定蜜蜂访问了哪些植物。
未来:制造新药和超级蜂蜜!
随着越来越多种类的细菌对现有抗生素产生耐药性，寻找新的抗生素来保护人类和动物免受危险的细菌感染变得越来越重要。与蜜蜂的研究表明，它们也许能帮助我们!多亏了蜜蜂生产的蜂蜜，我们利用其中的花粉，鉴定出了一系列含有天然高水平抗菌化合物的植物，这些化合物可以用来制造新的抗生素。
我们目前正在努力从每种植物中鉴定出对蜂蜜中抗菌活性有影响的化合物。一旦这些化合物被鉴定出来，就有可能将它们开发成新的抗生素来治疗耐药细菌!为了帮助我们的工作，我们在卡迪夫大学的建筑上安装了蜂箱，并在大学校园里种植抗菌植物，为传粉者提供食物，并创造出我们自己的超级蜂蜜1！
术语表
抗生素：↑用于治疗感染的含有抗菌化合物的药物。
细菌：↑地球上每一个栖息地都有单细胞生物。
耐抗生素细菌：↑能在抗生素存在下存活的细菌。
抗菌化合物：↑可用于杀灭细菌并可用于制造抗生素的化合物。
治疗：↑与疾病的治愈有关的
花蜜：↑花中甜的液体，能吸引蜜蜂。
花粉：↑种子:植物产生产生种子的细粉状物质
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。
脚注
1.↑你可以在Twitter上找到更多关于这个项目的信息:@pharmabees, Instagram:https://www.instagram.com/pharmabees/或我们的网站:https://www.cardiff.ac.uk/ pharmabees
原文
↑霍金斯，J.，德维尔，N.，格里菲斯，A.，福特，C. R.， Allainguillaume, J.， Hegarty, M. J.等。2015。使用DNA元条形码识别蜂蜜的花成分:一种研究蜜蜂觅食偏好的新工具。《公共科学图书馆•综合》10: e0134735。doi: 10.1371 / journal.pone.0134735
参考文献
[1]↑谭世义，Tatsumura, Y. 2015。亚历山大·弗莱明(1881-1955):青霉素的发现者。新加坡医科大学．56:366-7。doi: 10.11622 / smedj.2015105
[２]↑古列尔米，G. 2017。抗生素会把家畜变成超级细菌工厂吗?科学．doi: 10.1126 / science.aaq0783
[3]↑英国公共卫生，2015年。卫生问题:抗菌素耐药性．
[4]↑霍金斯，J. 2015。从天然蜂蜜中提取抗菌植物化合物的研究．卡迪夫大学。
［5］↑霍金斯，J.，德维尔，N.，格里菲斯，A.，福特，C. R.， Allainguillaume, J.， Hegarty, M. J.等。2015。使用DNA元条形码识别蜂蜜的花成分:一种研究蜜蜂觅食偏好的新工具。《公共科学图书馆•综合》10: e0134735。doi: 10.1371 / journal.pone.0134735