第四节  细菌遗传变异研究的实际意义

用细菌进行的一系列遗传学实验，不仅揭示了细菌本身许多遗传变异的规律，而且推动整个分子遗传学的迅速发展。在微生物学领域内，细菌遗传变异的研究也有助于对其他有关问题的了解和发展，例如帮助了解微生物的起源和进化，微生物结构与功能的关系，原核生物性状的调节控制，以及推动微生物分类学的深入发展。在实践方面，细菌遗传变异的研究在以下若干方面也具有重大的实用意义。

一、疾病诊断  

在临床细菌学检查工作中，要作出正确的诊断，不但要熟悉细菌的典型特性，还要了解细菌的变异规律。细菌在异常条件下生长发育时，可以发生形态的改变，例如炭疽杆菌在猪的咽喉部位多不呈典型的竹节状，其菌体通常弯曲且粗细不匀；猪丹毒杆菌在慢性病猪的心脏病变内不呈杆状，而为长丝形。有鞭毛的细菌也容易发生失去鞭毛的遗传性变异或非遗传性变异当将变形杆菌培养于普通琼脂表面时，可形成鞭毛而呈弥蔓性薄膜状生长，称为H型细菌；将它养于含0.1%石炭酸的琼脂培养基表面时，则不形成鞭毛而生成局限性的孤立菌落，称为O型细菌，从这一现象出发，后来将有鞭毛能运动的细菌丧失其鞭毛形成能力的变异，称为H→O变异。新分离的肠道菌株菌落通常为S型，经人工培养后菌落则变为R型（S→R变异），也有极少数细菌例如炭疽杆菌、结核分支杆菌，其新分离菌的菌落正常为R型，在一定条件下则变为S型（R→S变异）。这些变化的认识对临床分离菌的鉴定与疾病诊断都有重要意义。

二、疾病预防和治疗  

由于抗生素的广泛使用，原来对某些药物敏感的细菌，可发生变异而形成对该药物的耐性，有时甚至形成必须有该药物方能生长的赖药性（drug dependence）。所以，在治疗细菌疾病用药时，应选择敏感的抗菌药物，并应防止耐药菌株的扩散。

    菌苗接种是使机体建立特异性免疫，预防传染性疾病的有效措施，弱毒菌苗株都是病原菌的减毒变异株，有较好的免疫效果。获得弱毒疫苗菌株，通常通过人工致弱的方法。例如布氏杆菌羊型5号菌苗，是将强毒马尔他布氏菌通过鸡育成的弱毒菌株；卡介苗（BCG）是Calmette与Guerin二人将有毒力的牛分支杆菌在含胆汁、甘油和马铃薯的培养基中反复传代230次，历时13年，所获得的一株毒力减弱而保有免疫原性的变异株。目前菌苗的研究，进一步应用变异的原理，通过基因工程技术改变决定毒力的基因，获得符合既定目标的变异株，以更有效地制备理想的菌苗。

三、基因工程  

基因工程是用人工方法将所需要的某一供体生物的DNA大分子提取出来，在离体的条件下用适当的工具酶切割，把它与作为载体（vector）的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一易生长、繁殖的受体细胞中，让外源遗传物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新的产物。它的主要操作步骤如下：（1）目的基因分离；（2）目的基因与载体DNA的体外重组，形成一个完整的有复制能力的嵌合体（chimaera）；（3）重组载体导入受体细胞，通常用转化的方法，导入能容纳外源载体的受体细菌。（4）复制与表达；重组载体在受体细胞内必须自主复制而获得扩增，以表达目的基因特有的遗传性状或产物，使之成为“工程菌”。应用这一技术可使细菌表达出需要的性状或产物。例如将人胰岛素A、B两链的人工合成基因组合到大肠杆菌的不同质粒上，然后再转移至菌体内，生产出胰岛素。用同样方法，让大肠杆菌生产生长激素释放因子“SHIR”的动物激素一种14肽，能抑制其他激素的释放和治疗糖尿病等）。近年来，应用微生物的遗传工程获得如脑啡肽、卵清蛋白、干扰素等，极大地改进了这些生物制剂的生产工艺。应用基因工程技术来使细菌表达病毒的抗原成分，用以制备新型诊断试剂或疫苗，或用一种细菌表达出二种细菌的抗原，制备多价菌苗等，均取得实质性进展。