Sinto-me errado em responder isso, mas aqui está:
A essência é que um Makefile é a ferramenta certa para esse trabalho, e você pode escapar da shell escapando com a sintaxe here-string.
base_script.sh
# some script...
xargs -0 python -c <<'PYTHON_SCRIPT_asdlfkjhsldjkhf'
PYTHON_SCRIPT_asdlfkjhsldjkhf
# more script ...
Makefile
merged_script.sh: base_script.sh python_script.py
{ sed -ne '0,/PYTHON_SCRIPT_/p' base_script.sh; \
sed -e SOME_REGEX_TO_STRIP_COMMENTS python_script.py; \
sed -ne '/^PYTHON_SCRIPT_/,999999999p' base_script.sh; \
} > merged_script.sh
Basicamente, ele captura a metade superior do shell script, em seguida, une o script python e, em seguida, anexa a metade inferior do script. O script python é colocado em uma string here, então você não precisa se preocupar com qualquer shell escapando. Você precisa ter certeza de que a string não ocorra no código python, mas isso não deve ser um problema real. Você também precisa manter o script python menor que o limite máximo de argumentos, mas você já teve esse problema.
Escrever o regex para remover comentários em python é deixado como um exercício.
Os comandos sed para capturar a metade superior e inferior do script são desleixados e podem ser substituídos por algum outro script de utilitário para unir arquivos. Eu sugiro escrevê-lo em python, pois é com isso que você se sente confortável.