消失的微生物 滥用抗生素引发的健康危机(美)马丁·布莱泽

    (Martin J.Blaser)著；傅贺译.——长沙：湖南科学技术出版社，2016.8

    书名原文：Missing Microbes：How the Overuse of Antibiotics Is

    Fueling Our Modern Plagues

    ISBN 978-7-5357-8585-5

    Ⅰ.①消… Ⅱ.①马……②傅… Ⅲ.①抗菌素-研究Ⅳ.①R978.1

    中国版本图书馆CIP数据核字(2016)第154673号

    Missing Microbes：How the Overuse of Antibiotics Is Fueling

    Our Modern Plagues by Martin J. Blaser

    Copyright?2014 by Martin J. Blaser

    All Rights Reserved

    湖南科学技术出版社通过安德鲁·纳伯格联合国际有限公司获得本书

    中文简体版中国大陆出版发行权

    著作权合同登记号 18-2015-020

    消失的微生物 滥用抗生素引发的健康危机

    著 者：[美]马丁·布莱泽

    译 者：傅 贺

    校 者：严 青责任编辑：孙桂均 吴 炜 李 蓓

    出版发行：湖南科学技术出版社

    社 址：长沙市湘雅路276号

    http：www. hnstp.com

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    厂 址：长沙望城雷锋大道银星路8号湖南出版科技园

    邮 编：410219

    版 次：2016年8月第1版第1次

    开 本：880mm×1230mm 132

    印 张：11.5

    字 数：236000

    书 号：ISBN 978-7-5357-8585-5

    定 价：48.00元

    (版权所有·翻印必究)目录

    致中国读者

    推荐序 “血脉”与“菌脉”

    第一章 现代疾病

    第二章 我们的微生物地球

    第三章 人类微生物群系

    第四章 病原体的崛起

    第五章 灵丹妙药

    第六章 抗生素的滥用

    第七章 现代牧场

    第八章 母与子

    第九章 被遗忘的世界

    第十章 胃灼热

    第十一章 呼吸困难

    第十二章 更高

    第十三章 而且……更胖

    第十四章 再论现代疾病

    第十五章 抗生素的冬天

    第十六章 对策

    尾声

    注释

    致谢

    索引

    译后记献给我的孩子，以及未来的孩子，愿他们有一个光明的未来

    “这是微生物的时代，过去如此，现在如此，将来还是如此，直

    至世界终结……”

    ——斯蒂芬·杰伊·古尔德，马萨诸塞州，剑桥，1993致中国读者

    祸兮福之所倚，福兮祸之所伏。

    ——老子

    中国令我忧心忡忡。

    我忧心的不是中国的经济或者文化——无数仁人志士正为此殚精

    竭虑，启蒙呐喊。我的关切在于中国人的健康——特别是下一代的健

    康，包括今天的孩子们以及他们未来的子子孙孙。就此而言，中国是

    世界的一部分，中国无法独善其身。

    20世纪以来，特别是在过去的50多年里，中国取得了长足的进

    步。在19世纪孙中山先生出生的时候，六分之一的中国儿童夭折，孙

    中山的兄弟姐妹中也有两位先后夭折。这在当时不算稀奇。时至今

    日，绝大多数儿童都能长大成人，度过健康长寿的一生。孙中山58岁

    因肝癌去世。今天，我们有了各种疫苗、药方可以治疗这类疾病。在

    孙中山的时代，许多孩子都营养不良；在今天的中国，营养不良已经

    基本绝迹。在诸多方面，中国人现在的健康状况比过去都大大改善

    了。

    然而，巨大的进步之下亦有隐患，这些隐患可能会使一部分成绩

    付之东流。

    一些健康上的变化，初看起来没什么大碍。在过去几十年里，年

    轻人越长越高，而且一代更比一代高。与此同时，有些人也越来越

    胖。今天的青少年，体重超标的比例比营养不良的比例更高。这些趋

    势在发达国家已经发生了。如果中国跟着发达国家亦步亦趋，那么一

    系列问题也将马上出现。

    中国的经济发展滞后于发达国家，国家健康层面的趋势同样滞后

    于发达国家。不过，这种滞后恰好也创造了机会。在《消失的微生

    物》一书中，我描述的主要是发达国家中的健康问题，提到的各种数

    据与研究基本上也都来自发达国家，特别是美国。但是，同样的问题在中国已经出现，而且愈演愈烈。因此，中国可以研究我们犯过的错

    误，从中汲取教益，避免重蹈我们的覆辙。中国取得的进步诚然令人

    赞叹，不过，同样也要居安思危。

    在过去几十年里，中国在经济领域取得了飞速增长，并创造了世

    界历史上最大规模的人口迁徙。随着1.5亿人从农村走向城市，新的问

    题势必出现。好在这种状况发生于和平时期，中国的医疗卫生与健康

    水平也在不断提高。我之所以谈到这一点，是因为这体现了中国人既

    有愿望、也有能力提高自己的生活水平，即使没有先例可循。

    湖南科学技术出版社策划翻译出版《消失的微生物》一书，许许

    多多的中国读者因此可以读到它，这令我非常高兴。我要感谢杰出的

    同仁赵立平教授为本书的中文版作序，我也要感谢傅贺为翻译本书所

    做的不懈努力。

    好吧，中国的爷爷奶奶、爸爸妈妈以及未来的父母们，希望你们

    从我们走过的弯路里吸取教训，利用你们的聪明才智为本书论及的健

    康问题提供一份中国的应对方案——这不仅将造福于你们自己，也将

    为全世界提供借鉴。你们曾为世界贡献了造纸术和指南针；现在，面

    对困扰全球的现代疾病，世界期待着中国的解决之道。

    2015年11月纽约推荐序 “血脉”与“菌脉”

    母亲是伟大的，因为，我们从妈妈那里得到的不仅仅是一半的染

    色体和线粒体里面的遗传物质，更有充满浓浓爱意的血液。出生以

    前，我们通过脐带得到妈妈血液提供的营养，出生以后，我们是带着

    妈妈给我们造好的有着各种保护性抗体的血液面对陌生的世界。所

    谓“血脉”相连，不仅仅是指一个家族的遗传基因在世代之间的永世

    续传，也需要包括母亲的血液向后代的传递。

    不过，如果你认为母亲的血液只要把充满了保护性的抗体传给后

    代，就可以保证自己的孩子健康，你可就大错特错了。因为，在“血

    脉”之外，母亲传给孩子的还有一种可以称之为“菌脉”的东西，它

    们就是由母亲直接传给刚出生的孩子的友好细菌，没有了它们，后代

    的健康将会遇上巨大的风险。

    原来，我们每个人的身体里，特别是肠道里，生活着大量的多种

    多样的微生物，主要是细菌。它们的细胞数量可以有我们自身细胞的

    10倍之多，而它们编码的基因数量可以是我们自身基因数量的10～100

    倍。因为有这么多的细菌生活在我们的身体里，所以，1958年的诺贝

    尔奖获得者里德伯格把人体称为“超级生物体”。这些细菌大部分是

    友好的，可以帮助我们抵抗病菌的入侵，可以帮助我们消化食物，可

    以给我们合成维生素等必需的营养素，可以调节我们的免疫系统帮助

    我们战胜癌细胞，等等。因此，没有了和我们朝夕相处的友好细菌，或者，菌群出现了结构失调，一些可以产生毒素的有害细菌占了上

    风，本来应该是健康伙伴的菌群就成了让人健康受损甚至罹病的罪魁

    祸首。

    超级生物体的构建非一日之功。我们在母亲子宫里时是没有这些

    细菌的，它们是我们出生以后才开始大量进入我们的身体，慢慢学会

    与我们的免疫系统和平共处，最后成为一个像热带雨林一样的复杂的

    生态系统，终身陪伴着我们。

    新生儿的肠道营养丰富，是一片非常肥沃的土壤，这时候，免疫

    系统也还没有发育，因此，谁先进去，谁就会先定居，先繁荣起来。另外，新生儿的肠道是开放的，氧气很多，这样的环境是不利于大部

    分友好细菌的，因为它们是所谓的“专性厌氧菌”，根本见不得氧

    气，一遇到氧气就死掉了。而很多病菌是不害怕氧气的，因此，如果

    它们先进入肠道就麻烦了。

    不要担心，为了保证最先进入新生儿肠道的是友好细菌，而不是

    乱七八糟的杂菌甚至病菌，大自然早有安排。怀孕的女性，会向阴道

    里分泌大量的糖原，把一些叫作乳酸杆菌和双歧杆菌的友好细菌养得

    多多的。另外，她们肠道里的这些友好细菌也开始进入血液向乳腺转

    移。完成这些友好细菌的“菌种”准备以后，妈妈就可以让孩子出世

    了。自然分娩的孩子，在经过产道时，会全身涂满友好的乳酸杆菌和

    双歧杆菌，嘴里也会吸进去大量的这些友好细菌。出生后不久，在吃

    初乳时，也会把乳汁里面的友好细菌吃进肠道里面。母乳里不仅仅有

    友好细菌，还有友好细菌需要的一类叫作低聚寡糖的营养，是专门用

    来养乳酸杆菌和双歧杆菌的。如此，可以确保这些友好细菌最早在肠

    道里定居下来。

    乳酸杆菌和双歧杆菌可以被看作是“先锋细菌”，因为，它们不

    害怕新生儿肠道里的氧气的毒害。这些细菌能产生很多的乳酸和乙

    酸，让肠道变酸，不利于病菌的生长。因此，它们还可以被看作

    是“基础物种”，像森林里的大树一样，它们长得很多了以后，会创

    造一个独特的环境，让“森林”里喜欢这种环境的植物和动物长起

    来，而乱七八糟的物种就长不起来了，“森林”就能长久地维持下

    去。

    如果这些作为“先锋物种”和“基础物种”的友好细菌没有进入

    新生儿肠道，或者，进入以后被抗生素消灭了，结果最先定居的成了

    病菌的话，肠道里的生态系统的构建就会遇到大麻烦。以后，进来的

    细菌很多可能都是有害无益的种类，它们可以扰乱我们的免疫系统，令孩子过敏，它们也可能产生神经毒素、致癌物质等有害的物质，增

    加孩子罹患神经、精神疾病甚至癌症的风险。

    随着这十几年对人体共生微生物研究的不断深入，新生儿早期菌

    群建立对孩子一生健康的影响已经看得越来越清楚了。母亲在生产前

    后几个小时之内通过产道和母乳传给孩子的最早的友好细菌对于保证

    孩子建立健康的菌群是至关重要的。由于这些细菌是世世代代通过母

    亲传给孩子的，一直与这个家族在一起共同演化，维护大家的健康，因此，在“血脉”相传之外，把这友好细菌的“菌脉”传给孩子，对

    于一个家族世世代代的健康是非常关键的!

    马丁·布莱泽博士是国际人体微生物组研究领域的一位顶尖科学

    家，我有幸在国际人体微生物组计划启动的早年就与他相识。他写的

    《消失的微生物》这本书，就是用自己的科研成果和亲身经历告诉大

    家，“抗生素”如何与“剖宫产”和“奶瓶喂养”一起作为三把利

    剑，正在生生地把无数家族世代延续的“菌脉”拦腰砍断，让无数的

    孩子的身体健康暴露在过敏、风湿、自闭症、糖尿病、癌症等多种疾

    病的高风险之下!

    马丁的书出版以后，马上就寄给我一本。我接到以后手不释卷，一气读完，随后又反复阅读，出差也常常带着。这本书无论于我的研

    究，还是于我对健康的认识，都令我受益匪浅。

    所以，当有一天，马丁突然给我发来一句话的电子邮件，说：立

    平，我在非洲，长话短说，中国一家出版社要出版我的书的中文版，请你给中文版写个序言吧。我欣然应允。因为我认为，这本书，值得

    每一个医生阅读；这本书，值得每一个家庭收藏。

    唯有此，我们才能在抗生素、剖宫产和奶瓶喂养的泛滥把大多数

    中国家庭的“菌脉”割断之前，从源头上帮助拯救全民族的健康。

    是为序。

    赵立平于上海

    2016年第一章 现代疾病

    我从未见过我的两个姑姑。她们生于20世纪早期，却都在两岁之

    前夭折。我能确定的唯一一件事是她们发过高热。当时的情形极为险

    恶，我的祖父特地找过牧师为女儿改名字，希望死神能打个马虎眼，放他的女儿一条生路。可惜并不奏效。

    1850年的美国，14的新生儿在1岁之前夭折。人们大都住在狭小

    的屋子里，阴暗肮脏、臭气弥漫，没有自来水。致命的流行病在拥挤

    的城市里肆虐：霍乱、肺炎、猩红热、白喉、百日咳、结核病、天

    花，各种疾病层出不穷。

    今天的美国，婴儿1岁前夭折的比例只有0.6%——这是令人振奋的

    进步。在过去的一个半世纪里，美国和世界上许多国家的人都变得更

    为健康，这要归功于更好的卫生条件与医学手段：鼠患被消灭、牛奶

    要消毒、饮用水得到了净化、儿童接种了疫苗——当然，还有使用了

    近70年之久的抗生素。

    时至今日，孩子们不会再因缺乏维生素D而骨骼畸形，或者因感染

    而患上鼻窦炎；分娩难产几乎绝迹；有了髋关节金属支架，八旬老翁

    不必在躺椅上挨过余生，也可以在网球场上自由奔跑，挥洒自如。

    然而，就在过去几十年医学不断进步的同时，有些严重的问题却

    在悄然发生——我们在许多方面似乎病得更厉害了。看看报纸的头条

    吧!一系列颇为费解的“现代疾病”正困扰着我们：肥胖症、儿童糖

    尿病、哮喘、花粉症、食物过敏、胃食管反流病、食管癌、乳糜泻、克罗恩病、溃疡性结肠炎、自闭症、湿疹，等等。很有可能，你自

    己、你的家人、朋友或邻居正为此而苦恼。这些慢性疾病虽不像历史

    上大多数致命疾病那样来势汹汹，却更加持久地降低了患者的生活质

    量。

    这其中，最明显的要数肥胖症了。定义肥胖症需要用到身高体重

    指数(body massindex, BMI)，它反映的是一个人的身高与体重的关

    系。该指数在20～25之间属于健康，25～30属于超重，超过30则属于肥胖。美国现任总统贝拉克·奥巴马的身高体重指数是23。大多数美

    国总统的身高体重指数都在27以下，不过威廉·霍华德·塔夫脱是个

    例外，坊间传闻他有一次卡在了白宫的浴缸里——他的身高体重指数

    高达42。

    1990年，大约12%的美国人患有肥胖症；2010年，这个数值超过了

    30%。等你路过机场、超市或购物街的时候，四处逛逛，亲眼看看：肥

    胖症已经不再是“山姆大叔”的专利，而成了全球流行病。据世界卫

    生组织的资料，截至2008年，全球已有15亿的成年人处于超重状态，其中有2亿以上的男性、接近3亿的女性属于肥胖。许多超重或肥胖的

    人都生活在发展中国家——而谈起这些国家，我们通常联想到的是饥

    饿而不是饮食过度。

    这些数据令人警醒，但真正可怕的是，这种普遍变胖的现象并非

    在过去几个世纪里缓慢发生，而是在最近20多年里骤然出现。说起肥

    胖，人们常常归咎于高脂肪高糖分的食物，但是这些食物——起码在

    发达国家——早已司空见惯；此外，发展中国家新增的超重人群也不

    是一夜之间就接纳了美式饮料及油炸食品。流行病学研究表明，高卡

    路里摄入固然无助于减肥，却也不足以解释正在世界范围蔓延的肥胖

    症。

    青少年糖尿病(又称为1型糖尿病)是一种自身免疫型糖尿病，患

    者自童年起就表现出疾病体征，必须接受持续的胰岛素注射治疗。在

    过去的20多年，该病在发达国家中的发病率增长了一倍。芬兰完善的

    医疗记录表明，自1950年以来，该病的发病率增长了550%，而这种增

    长并不仅仅是因为我们检测1型糖尿病的手段更加有效。在1920年人们

    发现胰岛素之前，这种疾病是致命的；现在，由于治疗手段的进步，大多数患儿都不会有生命危险。但是这种疾病本身并没有变化，变化

    的是我们自己。青少年糖尿病也困扰着年纪更小的儿童：患者诊断出

    该病的平均年龄曾经是9岁，现在则接近6岁，更有甚者早在3岁就确诊

    了糖尿病。

    哮喘是一种慢性呼吸道感染疾病，它的蔓延同样令人警醒。2009

    年，美国约2500万人患有哮喘，占美国人口的8.3%，而10年前这个比

    例还是7.1%。10%的美国儿童有哮鸣音、呼吸困难、胸闷、咳嗽等症

    状。黑人儿童的状况更加糟糕，16.7%的儿童有这些病症，与2001年相

    比，这个比例增加了50%。并且哮喘病的增多不限于任何种族，它们在

    各种族裔里的发病率不同，却无一例外地都在增加。哮喘往往是因环境因素而引起，比如香烟烟雾、霉菌、空气污

    染、蟑螂粪便、感冒、流感。一旦哮喘发作，呼吸困难的患者必须迅

    速接受药物治疗，否则就要送去医院急诊。即使在最好的医疗条件

    下，患者也会有生命危险。我所在医院的一位同事，就是这样失去了

    一个儿子。面对哮喘，任何达官显贵都无法幸免。

    食物过敏愈发常见。花生过敏在20多年前还相当罕见，而现在，如果你到幼儿园里逛逛，会发现不少墙上贴着“此区域内严禁坚果食

    物”之类的告示，这说明越来越多的儿童正经受着食物过敏的折磨。

    不仅仅是坚果类，还有牛奶、鸡蛋、大豆、鱼肉、水果——你随便举

    个例子，都有人对它过敏。乳糜泻患者对面粉中的谷蛋白【即面筋

    ——译者注】过敏，而且这种疾病已然泛滥成灾；10%的儿童患有花粉

    症；湿疹——一种慢性皮肤感染——侵扰了美国15%以上的儿童及2%的

    成人。在发达国家，儿童湿疹患者的数量在过去30年里增长了2倍。

    上述种种疾病暗示着孩子们的免疫系统前所未有地失调了。另外

    一些现代疾病也在折磨着孩子，例如最近媒体频频曝光的自闭症——

    这也是我的实验室的一个研究方向。同时，成年人也没能躲过现代疾

    病的困扰，无论我们将目光转向何处，炎症性肠道疾病，包括克罗恩

    病及溃疡性结肠炎的发病率都在增长。

    当我还在医学院读书的时候，胃灼热或者胃食管反流并不常见。

    但是，这种疾病在过去40年里呈爆发式增长，它引起的食管癌与食管

    腺癌是美国及其他有医疗记录的地区增长最为迅猛的癌症，高加索后

    裔受害尤烈。

    为什么这些疾病几乎同时在发达国家里骤然增多，并蔓延到其他

    发展中国家？这纯粹是巧合吗？如果有十种现代疾病，这意味着背后

    有十种独立的原因吗？似乎不太可能。

    那么，也许所有这些疾病泛滥的背后有某个共同的“罪魁祸

    首”？如果是，什么原因会有如此广泛的波及面，可以囊括哮喘、肥

    胖、胃食管反流、青少年糖尿病、食物过敏以及其他病症？过高的卡

    路里摄入也许可以解释肥胖，但无法解释哮喘——许多患有哮喘的儿

    童身材匀称；空气污染也许会引起哮喘，但是无法解释食物过敏。

    人们提出了许多理论试图解释单个症状：睡眠不足导致了肥胖，疫苗引起了自闭症，转基因的小麦伤害了人的消化系统，如是云云。为何这些疾病在儿童阶段爆发？在各种解释之中，最流行的

    是“卫生假说”【hygienehypothesis，也称为“老朋友”假说

    (‘oldfriends’hypothesis)——译者注】。这个理论的大意是

    说，现代疾病之所以发生是因为我们把这个世界打扫得太过干净了，结果导致了我们的孩子们幼时没有充分地接触到病菌，免疫系统“缺

    乏训练”，因而日后容易反应过度，伤及自身。今天，许多家长挖空

    心思提高孩子们的免疫力，包括接触宠物或者农场里饲养的动物，到

    田野里玩耍，有人甚至提议让孩子们吃点儿泥巴。

    对这些建议我不敢苟同。在我看来，这些做法基本上与我们的健

    康不相干。泥土里的微生物演化至今，适应的是土壤环境，而不是人

    体环境；宠物或农场动物身上的微生物并没有与人类的演化发生深刻

    的关联。在接下来的篇章里，我将表明，“卫生假说”被曲解了。

    事实上，我们需要做的是更仔细地观察生活在我们体表及体内的

    微生物。这是一个规模相当大的群体，这些微生物彼此竞争协作，被

    统称为微生物群系(microbiome)。在生态学中，群系(biome)指的

    是一个生态系统(比如森林或者珊瑚礁)中的丰富多彩、形态各异的

    生物，它们彼此关联形成了相互支持的复杂网络。一旦某个关键物种

    消失或者灭绝，整个生态系统都将受害，甚至可能崩溃。

    微生物群系已经与人类协同演化了数千年。它们广泛分布在口

    腔、肠道、鼻腔、耳膜以及皮肤各处；在女性体内，它们也分布于阴

    道壁上。人类一般是从幼年时期开始获得这些微生物的，令人意外的

    是，一个3岁儿童体内的微生物群系就已经与成人的非常相似了。这些

    微生物对你的免疫力至关重要。简单来讲，你的微生物群系保障了你

    的健康，但不幸的是，它们中的一部分正在消失。

    这场灾难的肇因就在你我身边，包括抗生素在人畜中的滥用、剖

    宫产、卫生消毒剂、杀菌剂，但这些只是冰山一角。耐药细菌是一个

    严峻的问题——古老的病原体(比如结核分枝杆菌)的耐药性越来越

    强，并且大有卷土重来之势——现在，另外一些耐药细菌也令患者吃

    尽苦头：生活在人类消化道里的艰难梭状芽孢杆菌(Clostridium

    difficile)已经能够耐受多种抗生素；还有抗甲氧西林金黄色葡萄球

    菌(methicillin-resistant Staphy lococ cusaureus, MRSA)，它

    是一种极具传染性的病原体，常常潜伏在医院或者其他环境中。显

    然，抗生素给细菌带来了巨大的选择压力，耐药细菌的数量不断增

    加。不过，耐药病原体的增多固然糟糕，我们体内微生物群系多样性

    的丧失却更加致命——后者不仅改变了发育过程本身，而且影响了我

    们的代谢、免疫乃至认知能力。我把该过程称为“正在消失的微生物

    群落”(disappearing microbiota)。这个名字听起来有点滑稽，而

    且说起来有点拗口，但是我们有越来越多的证据表明它是成立的。因

    为各种原因，我们正在失去人体内世代传承的微生物。本书要探讨的

    正是这一问题——人体内微生物多样性的丧失正在造成严重的后果，而且未来将会变得更加恶劣。正如内燃机、核裂变、杀虫剂的使用都

    带来了未曾预料的后果，抗生素及剖宫产的滥用也不例外。

    我们必须及时做出调整，否则后果不堪设想。形势是如此冷峻，如同暴风雪呼啸着卷过冰封的大地，我称之为“抗生素的冬天”。我

    不希望未来的孩子们落到我未曾谋面的姑姑那样的结局。因此，我拉

    响了警报。

    我们的微生物朋友陷入了困境——我自己也是逐渐意识到这一点

    的，这个觉醒的过程始于1977年7月9日。之所以清楚地记得日期，因

    为这一天我第一次听说了一种微生物的名字，它叫曲状杆菌，我的科

    研生涯正是从它起步的。当时，我在位于丹佛的科罗拉多大学医学中

    心刚刚开始工作，专攻感染性疾病。

    那天早晨，医院安排我去接待一位33岁的患者。他已经住院多日

    了，症状是高热并伴有神志不清。脊髓抽液测试确诊他得的是脑膜炎

    ——一种严重的神经系统炎症。主治医师把他的血液和脊髓液样本送

    到了医院实验室以检测是否含有细菌并确认是何种细菌。在等待测试

    结果的空当，医生开始对患者进行抗生素治疗。毕竟，他看起来病得

    不轻。他们相信这位患者急需高剂量的抗生素，否则就有生命危险

    ——这个判断是正确的。

    检测结果发现了一种生长缓慢的细菌，即胚胎曲状杆菌(Campy

    lobacter fetus)，医院里还从来没有人听说过这种微生物，所以他

    们叫我来看看。那时，我刚刚入职9天，接到的任务是解决这个问题。

    曲状杆菌是一类螺旋形的微生物，这种形状可以帮助它们穿透覆

    盖在胃肠道表面的胶质黏膜。你也许好奇，它的名字里怎么还有“胚

    胎”二字？(在生物学里，每个物种的科学名都包括两部分，即属名

    与种名。在这里，曲状杆菌是属名，而胚胎是种名。每个属里都有许

    许多多的种或亚种，比如人类的科学名就是“人属智人种”。)在查阅了大量医学文献之后，我发现这种微生物之所以有这个奇怪的名字

    是因为它曾经感染过受孕的牛羊，并导致了流产。但是，人类感染这

    种细菌的案例却很少见。这位患者——一位城里的音乐家——是如何

    染上这种细菌的呢？这颇令人费解。

    查清了微生物的来头，我们于是针对性地使用抗生素进行治疗，患者在几周之后就康复出院了。与此同时，一个临床医学研讨会邀请

    我来作报告，我决定来谈谈曲状杆菌。还有什么比一种罕见的感染更

    吸引人的呢？何况，这样别人也看不出我作为一个新手的无知了。

    我查阅了更多关于胚胎曲状杆菌的文献。在此过程中，我了解到

    它还有一个“近亲”——空肠(空肠是小肠的一部分)曲状杆菌

    (Campy lobacter jejuni)。这方面的文献虽然寥寥无几，但已经暗

    示着被胚胎曲状杆菌感染的人通常都是血液感染，而被空肠曲状杆菌

    感染的人多半有腹泻的症状。这两株极其类似的细菌对身体的作用怎

    么会大相径庭？为什么一种曲状杆菌被困在了肠道，而另一种却

    像“遁地的忍者”一样逃进了血液？我被这些问题深深吸引住了。

    在接下来的数年里，我从学术界辗转到疾病控制与预防中心，再

    回到学术界(科罗拉多大学、范德比尔特大学)，成了研究胚胎曲状

    杆菌(我“最爱”的细菌)的专家，并发现了它们的一些逃逸机制。

    回头来看，对胚胎曲状杆菌的研究，为我提出“消失的微生

    物”假说提供了关键的启发——它使我意识到了细菌如何在宿主内长

    久地寄居。诚然，它们会让我们生病；但是，人体内许多细菌都会使

    用类似的手段规避免疫系统。通常来说，这些细菌是无害的，它们甚

    至还在保护我们。为了生存，细菌在数百万年的演化过程中不断“试

    错”，“学会”了许多手段。这对宿主的利弊视具体情境而定，稍后

    我将详细论述。

    从胚胎曲状杆菌身上，我认识到了它们秘密行动并逃避宿主防卫

    机制的“伎俩”。99.9%的细菌，包括空肠曲状杆菌，一旦进入血液，马上就会被血液中的各种免疫因子消灭掉。然而胚胎曲状杆菌潜入血

    液之后，却像披上了一层“隐身衣”，可以逃过免疫细胞的监视。即

    便如此，健康的肝脏细胞还是可以将它们一一捕获。如果患者的肝脏

    受损(后来我了解到，先前住院的那位音乐家酗酒)，胚胎曲状杆菌

    没被清除干净，脑膜炎就会发生。20世纪80年代初，当我还在研究胚胎曲状杆菌及空肠曲状杆菌的

    时候，科学家从人的胃里发现了一种新的曲状杆菌，称为“胃部类杆

    菌状微生物”。研究表明，它们诡计多端，随时都会翻脸，既可能危

    害我们，又可能保护我们。在过去的30多年里，我一直在研究这种微

    生物，因为我相信并希望可以向世人证明，它们像领头羊一样，可以

    帮助我们解开现代疾病之谜。

    1983年10月，第二届国际曲状杆菌感染专题讨论会在布鲁塞尔召

    开。正是在这里，我第一次接触到这种微生物，并结识了澳大利亚的

    年轻医生巴里·马歇尔(Barry Mar-shall)。他发现了“胃部类杆菌

    状微生物”，并且声称该细菌导致了胃炎及胃溃疡。没人相信他的结

    论，因为人们信奉的传统观念是“压力过大和胃酸分泌过多导致了胃

    溃疡”。我对他的结论也持怀疑态度。当然，他确实发现了一种新的

    细菌，不过，在我看，他并没有足够坚实的证据表明这种细菌导致了

    胃溃疡。

    随后的两年里，更多的科学家证实了这种细菌与胃炎以及胃溃疡

    之间的关联。于是，我决定也来研究这种“胃部类杆菌状微生物”。

    顺便说一句，“胃部类杆菌状微生物”在1989年被重新命名为“幽门

    螺杆菌”(Helicobacter pylori)，因为遗传学分析揭示了它与曲状

    杆菌属于不同的属。它们之间的关系有点像狮子与家猫——它们当然

    是亲戚，不过是远亲，远到属于不同的属。我的实验室开发出了一种

    检测该微生物的血清试剂盒，我们发现，只要携带了这种微生物，人

    体里就会有天然的抗体。

    巴里·马歇尔和他的科研搭档罗宾·沃伦(Robin War-ren)进行

    了临床实验，表明用抗生素清除幽门螺杆菌可以治愈胃溃疡。其他人

    确认并拓展了他们的观察。因为这些工作，马歇尔与沃伦得到了学界

    的认可，进而获得了2005年诺贝尔生理学或医学奖，可谓实至名归。

    与此同时，世界各地的医护人员对幽门螺杆菌发动了全面战争：

    但凡患者有肠胃方面的不适，他们就使用抗生素进行治疗。他们的口

    号最终变成了“幽门螺杆菌没一个好东西”。在接近10年的时间里，我也在跟着潮流一起呐喊，不遗余力地消灭幽门螺杆菌。

    到了90年代中期，我的想法开始有所转变。有证据表明，幽门螺

    杆菌是人体内正常肠道菌群的一员，而且对维护我们的健康发挥了重

    要作用。直到不再执迷于“胃炎必然有害”的教条，我才能够以新的眼光看待幽门螺杆菌，理解它们独特的生物学功能。没错，幽门螺杆

    菌可能对某些成年人有害，但是它们对孩子却是有益的。不分青红皂

    白地消灭它们可能弊大于利。本书第九章、第十章、第十一章详细记

    录了我思想转变的细节和具体原因。

    从2000年起，我转到了纽约大学。我的实验室专门研究这种世代

    传承的微生物在胃部的活动及其对人体的影响。在接下来的14年里，我手头越来越多的证据表明，这些微生物的丧失极有可能是导致现代

    疾病的原因之一。幽门螺杆菌带我走入了一个更广阔的研究领域——

    人类微生物群落。

    这些年来，我的实验室煞是繁忙。我们有20多个课题在同时进

    行，旨在探索早期接触抗生素如何影响了微生物与宿主(包括小鼠与

    人)之间方方面面的关系。在常规的动物实验中，我们在喂给小鼠的

    水里添加抗生素，并与未摄入药物的对照组小鼠进行比较。受试小鼠

    年纪很小，有些甚至还是胚胎状态。然后，我们等待这些小鼠长大，研究它们的脂肪如何代谢、肝脏如何工作、肠道的免疫系统如何发

    育、骨骼如何生长，以及这又如何影响了它们的激素水平和大脑功

    能。

    对我们来说，这些工作激动人心。在各个方面，我们都可以看到

    早期接触抗生素对器官发育带来的改变。我们意识到，生命之初是孩

    子特别脆弱的关键期，幼年是发育的重要阶段。而小鼠实验表明，幼

    年阶段有益肠道细菌的缺失会助长肥胖症。我们刚刚着手研究这对乳

    糜泻及社会发育的影响。关于如何将从小鼠身上做出的发现应用于人

    类，我们有许多想法。我们的最终目标是逆转世界各地的人们所受到

    的伤害，包括制定策略来“弥补”消失的微生物。无论采取什么办

    法，减少对儿童的抗生素滥用都是关键一步。事不宜迟，我们必须马

    上行动。

    从1977年见到那位因高热而在病床上发抖的病人算起，我的科研

    探索之旅已近37年。回望过去，我相信现在才是我职业生涯中最重要

    的阶段。多年来，作为一名感染性疾病方面的专科医生，我进行了许

    多科学实验，这给予了我广阔的视野来观察现代疾病。许多发现也是

    我始料不及的。但这就像一场漫长的旅途——在科学探索中，我经历

    了广袤的平原、崎岖的山岭、浩瀚的海洋——这给予了我独特的视角

    来思考巨变中的现代生活，而我想把这些思考分享给你们。今天的疾

    病与夺走了我姑姑生命的疾病不可同日而语，但是它们同样致命。第二章 我们的微生物地球

    地球的历史开始于45亿年前。彼时，它是一块灼热的熔岩，没有

    任何生命的迹象；但10亿年后，海洋里充满了自由活动的细胞。我们

    目前尚不清楚生命是如何从原始海洋里出现的。有人认为第一块生命

    元件来自于太空飘落的星尘，即所谓的泛种论假说。另有人争论说自

    我复制的分子出现于大洋底部的沉积黏土，或深海热泉，或出现于波

    浪冲击海岸形成的浪花泡沫里。关于生命起源，我们仍然没有一个圆

    满的解释。

    尽管如此，我们已经大体上了解了生命的运行规律，它们如何从

    简单变得复杂，并最终产生出了今天地球上丰富的生物多样性。所有

    的生命形式、所有的生命现象都依赖于原始海洋里形成的永恒法则

    ——演化、竞争与合作。

    在这个地球上，真正的主宰者是肉眼看不到的微小之物——细

    菌。在近30亿年的时间里，细菌是地球上唯一的生命形式。它们占据

    了陆地、天空、水体的每一个角落，推动着化学反应，创造了生物

    圈，并为多细胞生命的演化创造了条件。它们制造了我们呼吸的氧

    气，支撑了我们耕耘的土壤，提供了海洋生态系统赖以维系的食物

    网。在漫长的岁月中，它们经过不断地试错，最终创造出复杂而稳定

    的反馈系统，并造就了今天的生命形式。这个过程无比缓慢，但势不

    可挡。

    对人类的心智来说，要理解久远的岁月(deeptime)非常困难，更难理解的是数十亿年微生物的活动如何将无机物转变成了有机

    物。“久远的岁月”这一概念来源于地质学，来源于我们对大陆板块

    如何活动的理解——大陆板块形成、分裂、漂移、相互撞击、山脉隆

    起，而这些山脉在数十亿年的风吹雨打中渐渐销蚀。然而早在今天大

    陆架的前身——大约5亿年前的劳亚大陆与冈瓦那大陆——出现之前，细菌就已经在地球上活动了。

    约翰·麦克斐(John McPhee)在他的经典文章《盆地与山峦》

    里，以一个出色的类比刻画了我们在历史长河中的位置：“倘若地球的全部历史有古英格兰的一码长，即从国王的鼻尖到他伸展开的手臂

    末端那么长，那么当他在指甲锉上打磨一下指甲盖的时候，就抹去了

    人类的全部历史。”

    或者考虑另外一个类比：假如将地球过去37亿年的生命史压缩成

    24小时，那么，我们的类人祖先将在午夜前47～96秒出现，而我们自

    己——灵长类智人属则在午夜前2秒登上舞台。

    为了理解浩瀚无垠的微生物世界，我们需要理解一个概念——绝

    大多数微生物都非常微小，100万个微生物也不过针眼大小。但是假如

    你把地球上所有的微生物都聚拢起来，它们的数目将超过所有哺乳动

    物、鸟类、昆虫、树木等肉眼可见的生命形式的总和。此外，微生物

    的总质量也将远远超过这些肉眼可见的生命形式的总和。请记住这个

    事实：不可见的微生物组成了地球上生物量(biomass)的主体，超过

    海洋与森林中所有的鱼类、哺乳动物、爬行动物。

    没有微生物，我们将无法消化，无法呼吸；没有我们，绝大多数

    微生物将安然无恙。

    “微生物”这个术语包含了好几种类型的生物体。在本书中，我

    主要论及的是细菌域，它们也称作原核生物，即没有细胞核的单细胞

    生物。但是这并不意味着它们很低级。细菌细胞完整，而且自给自足

    ——它们可以呼吸、运动、进食、清除废物、抵御天敌，还有，最重

    要的，繁衍生息。它们大小不一，形状各异——有的像皮球、胡萝

    卜、回飞棒、逗号、蛇、砖头，甚至三脚架。所有这些形状都天衣无

    缝地适应于它们的生活方式，包括在人体内繁衍的方式。在接下来的

    篇章里我将就此展开论述。一旦它们擅离职守，我们就有麻烦了。

    另一种微生物属于古菌域，它们看起来与细菌差不多。但是，顾

    名思义，它们是生命之树上非常古老的一支，有着独特的遗传性质与

    代谢能力，而且具有独立的演化历史。古菌最初发现于极端环境，比

    如热泉和盐湖，但是实际上它们在许多环境中都有分布，包括人类的

    肠道和肚脐眼。

    第三种微生物形式属于真核生物域。这些单细胞具有细胞核及各

    种细胞器，可以组成更复杂的多细胞生命形式。在过去的6亿多年里，真核细胞产生了昆虫、鱼类、植物、两栖类、爬行动物、鸟类、哺乳动物等所有可见的“大型”生物。然而，有些原始的真核生物仍然被

    归类于微生物，包括真菌、原始藻类、一些阿米巴变形虫和黏液菌。

    衡量微生物还需要另外一个尺度。你可能很熟悉形如树状的家谱

    ——你的祖先按辈分从长往幼排列，从辈分最长的曾祖父母，到祖父

    母，依次类推，家族成员的数目不断增长。现在试想一下地球上所有

    生命的家谱——由于生命形式是如此之多，以至于它不像一棵树，而

    像一片树丛，树枝向各个方向伸展。试想一下这是一片圆形类似表盘

    的树丛，起源靠近中心，之后的树枝向外伸展。接下来，让我们把人

    类放入这个树丛，比如说放在大约8点钟的位置上。

    现在来考考你：玉米在这个树丛的什么地方？不出意外的话，我

    们一般不会认为人类跟玉米有多么接近——玉米嘛，毕竟是一种绿色

    植物，也许它在树丛中间的某个地方？错，它位于8点01分的地方。如

    果人类和玉米是如此接近，那么树丛的其他部分是些什么生物呢？回

    答：基本上都是微生物。譬如说，大肠埃希菌与梭状芽孢杆菌这两种

    常见细菌之间的距离比我们与玉米之间的距离还要远。人类在浩瀚的

    微生物世界面前只是一个微不足道的斑点。我们需要习惯这种想法。

    然后还有病毒呢。严格说起来，病毒算不上生物，因为它们必须

    入侵并利用其他活细胞才能实现繁殖。一提起病毒，我们想到的往往

    是流感病毒、肝炎病毒、艾滋病毒，总之都是给我们添乱的家伙。事

    实上，世界上大多数病毒与我们都不相干——它们入侵的是细菌细

    胞，而不是动物细胞。在海洋中，病毒颗粒的数目不计其数，比宇宙

    中所有星辰的数目还多，它们依赖于海洋中无数的细菌而生活。在数

    十亿年的时间里，病毒与微生物鏖战不休，演化出了无数攻防的招

    数，这让我想起了《疯狂》杂志里间谍对抗间谍的经典系列漫画。事

    实上，针对人体细菌性疾病的一种可能治疗方案，正是利用这些病毒

    (又称为噬菌体)来杀死细菌。这个想法我将在本书的第十六章谈

    到。

    许多类型的微生物栖居在地球上，并参与塑造了地球。不过，本

    书主要关注的是细菌，以及当我们用强效药物杀灭它们的时候会发生

    些什么。许多真核生物(比如疟原虫，它是导致疟疾的主要原因之

    一)都给我们带来了深重的灾难，但那是另一个性质的问题。同样

    的，许多病毒——比如艾滋病病毒——也危害着人类，但是它们对抗

    生素没有反应，因此本书也不会讨论它们。环顾我们周围，处处都有微生物在繁衍生息。海洋里有不计其数

    的微生物，有人对此作了估算：海洋中至少有2000万种(一说是10亿

    种)微生物，占据了海洋生物总重量的50%～90%。海洋微生物的细胞

    数量超过1030，这相当于2400亿头非洲象的重量。

    为期10年的国际海洋微生物普查计划，对全球1200多个采样点进

    行了取样分析。结果表明，实际存在的微生物种类可能是传统观点认

    为的100多倍。无论放眼何处，总有些微生物在数量与功能上占据统治

    地位。说到意外发现，他们也发现了许多物种只有不到1万个个体(对

    细菌来说这真是微乎其微)，包括许多只存活一次的“独生

    子”(singletons)。他们得出结论，海洋中有许多罕见的细菌在韬

    光养晦，等候合适的时机爆发。这些概念同样适用于寄居在我们体内

    的微生物。微生物的一个重要特色在于它们可以长时间、低数量

    地“潜伏”，等到机会合适才突然爆发。

    许多海洋微生物都是所谓的“极端微生物”。例如，有一些微生

    物生活在海底热泉附近。在那里，地壳之下喷涌而出的沸腾海水富含

    硫、甲烷、氢气。当这些热泉遇到冰冷的海水就形成圆柱形的“烟

    囱”。这些“烟囱”里含有多种酸类及重金属化合物。在黑暗缺氧、类似地狱的海底世界，许多微生物正是靠着热泉中的化学物质繁衍生

    息。在美国黄石国家公园的地热喷泉、特立尼达的加勒比海岛上的沸

    腾湖中，我们也可以见到同样的情形。在南极大陆的巨型冰川之中与

    北冰洋厚厚的冰层之下，同样也有细菌在生活着。

    占据了地球60%表面积的海洋地壳，由海底幽暗的火山岩组成，它

    滋养了也许是地球上最大规模的微生物群体。在它上面栖居的微生

    物，依赖于水和岩石之间的化学反应而获得生存所需的能量。

    最近，人们发现有些细菌依靠海上漂浮的塑料颗粒为生。虽然该

    进程非常缓慢，但是上千种不同的微生物都参与了将“塑料圈”降解

    回生物圈的过程。除了往海洋里丢塑料垃圾，我们没有“专门照

    顾”过这些细菌。然而在海上漂浮着的无数种微生物中，有一些偏偏

    就好塑料这一口，慢慢地，它们的规模就越来越大——你看，这就是

    自然选择(其实是塑料选择)。

    最近，在地球最深处的马里亚纳海沟，人们也发现了活跃的微生

    物群落，其中的细菌数量比周围海底平原沉积物中的10倍还多。在南美洲的西海岸，一块大小与希腊国土面积相当的巨型微生物垫依赖于

    硫化氢而生活。

    大量的微生物随着风，特别是飓风，上了高空。然后它们就滞留

    在天上，甚至安顿下来。它们帮助形成了卷积云，并作为成核颗粒形

    成冰晶，促进降雪。它们既改变了天气又影响了气候，还促进了营养

    物质的循环与污染物的分解。

    在陆地上，微生物主宰着我们最珍贵的资源之一——土壤。目

    前，多项对世界各地土壤微生物取样的计划正在进行之中，有专家称

    之为“探寻地球上的暗物质”，将其与探索宇宙中的暗物质相提并

    论。

    微生物使地球变得适宜人类栖居。它们分解死尸残骸——这对其

    他生物来讲相当重要。它们可以将空气中惰性的氮元素转化或者“固

    定”成活细胞可以利用的游离氮的形式，造福于所有的动植物。在墨

    西哥湾深海原油泄漏之后，细菌消化了许多污染物。它们可以利用石

    油里的营养物质，再辅以从空气中得到的氮源，饕餮一餐。

    微生物也生活在岩石里。例如，在南非的埃姆博能金矿里，一些

    细菌在放射性衰变的帮助下繁衍生息。铀裂解水分子时会释放出氢元

    素，这些细菌就利用游离氢与硫酸盐的结合为生。它们甚至可以帮助

    我们发掘金矿。代尔夫特食酸菌(Delftiaaci dovorans)使用特殊的

    蛋白质将对细菌有毒的游离金离子转变成无毒的惰性金属形态，使得

    固体金从溶液中沉淀出来，聚集成沉积金矿床。此外，也许是世界上

    最强悍的细菌——耐辐射球菌(Deinococcusra diodurans)竟然能生

    活在放射性废物里。

    我最爱的微生物几年前才见诸报道。它是由地质学家们在勘探钻

    井，并研究提取出来的岩芯时发现的。从取自1600米深处的岩芯里，他们发现了三种成分：玄武岩(岩床的一种形式)、水和许多细菌。

    这些细菌依靠岩石和水就可以维生。

    最后，许多工业都有赖于微生物为我们服务——从发酵面包、酿

    酒，到利用生物工程技术生产现代药物。我们尽可以放心地假定，细

    菌可以执行我们给它们安排的任何化学反应。它们无穷无尽的多样性

    里肯定还隐藏着我们目前尚不了解的能力。我们需要做的是明确问题，并找到合适的微生物来解决问题。或者，我们可以改造它们的基

    因。限于篇幅，这些令人激动的可能性就不展开了。

    微生物的生存是一部传奇史诗，充满着无尽的冲突与合作。鉴于

    大多数人对达尔文的演化理论(物竞天择、适者生存)耳熟能详，我

    们不妨就从这里开始讲起。

    达尔文敏锐地观察到，在所有物种中，不同个体之间总是存在着

    差异，从鸟类到人类都是如此。他进一步推断，当个体间的差异存在

    时，大自然总是会“选择”那些最能适应环境的个体(即“最适

    者”)——演化理论正是由此推论发展而来。“最适者”能更好地完

    成生命的循环并留下后代，在生存竞争中胜过其他个体。随着时间的

    推移，“最适者”会比其他竞争者繁衍出更多的后代，直至后者灭

    绝。正是这种自然选择导致了通常所说的“适者生存”。但达尔文并

    不知道这些原则同样适用于微生物。像我们一样，他主要关注于可见

    的动植物，但是事实上，支持自然选择最强有力的证据来自于对微生

    物的观察与实验。

    例如，我可以培养一种常见的肠道细菌——大肠埃希菌。我需要

    做的只是将极小的一团大肠埃希菌细胞接种在培养基上，然后放在温

    暖的培养箱中过夜培养。大肠埃希菌会迅速生长、繁殖，第二天它们

    的数量就超过了100亿个，整个培养皿都被一层大肠埃希菌覆盖。它们

    生长得如此密集，以至于无法辨别单个的菌落。现在，假设我将同样

    多的细菌接种在另外一个培养基上，但是其中添加了链霉素——这种

    抗生素可以杀灭大多数大肠埃希菌菌株。这次，第二天早上检查培养

    皿的时候，我只能看到10个孤零零的菌落，而不再是100亿个细胞组成

    的“菌苔”。每个菌落不过小丘疹一般大，大约包含了100万个大肠埃

    希菌细胞。每个菌落都是从最初的单个细胞形成的，这些细胞没有被

    抗生素杀死，于是在培养基上繁衍。把细菌接种到含有或者不含有抗

    生素的培养基上得到的结果截然不同，我们该如何解释这一差异？

    首先，我们看到，抗生素的确起作用了。从100亿降到1000万，是

    原来的千分之一。或者也可以这么理解，抗生素杀灭了99.9%的细胞，只留下了0.1%的幸存者。我们也可以认为抗生素在某种程度上失败

    了，因为毕竟有些细胞活过来了。为什么有些细胞可以挺过来而其他

    的却不行呢？纯粹是撞了大运吗？回答：是，也不是。之所以说是，是因为这些耐药细菌里一个基因突变了，改变了细

    菌核糖体的结构，使得耐药菌株生存繁衍。对链霉素敏感的细菌之所

    以死掉，是因为抗生素会干扰正常的核糖体合成蛋白质，从而阻碍了

    细胞的生长。

    这些引起了细菌耐药的基因突变是怎么来的呢？这个过程颇值得

    玩味。有可能，在最初有10亿个细胞的培养基中只有少数细胞(在这

    个例子中，准确来说是10个)具有这种变异的基因。它们事先就存在

    了。倘若用达尔文的术语来解释这些实验的话，就是，链霉素“选

    择”出了种群中具有耐药性的基因变异，而没有链霉素的环境则“选

    择”出了通常的基因版本，这一版本在生长繁衍中更有效率，但是对

    链霉素敏感。大肠埃希菌中有链霉素耐受基因的比例取决于它们接触

    链霉素的频繁程度以及最近一次的接触时间。这只是关于自然选择的

    一个简单的例子。竞争永无止息，唯有最适应者方能胜出。

    细菌里有无数彼此竞争、捕食或者互相剥削的例子，当然也有无

    数协同与合作的情况。举例而言，如果肠道里有一种类杆菌属的细

    菌，可以帮助大肠埃希菌把它栖居环境中的一种有毒化合物清除掉，那么大肠埃希菌将因此获益。这种单一方向的帮助关系，被称为偏利

    共生(commensal，一方因此获益，另一方并不因此受损)。

    互惠互利的合作将更加强大。试想，如果大肠埃希菌的主要代谢

    废物恰好是另一种细菌的食物来源——在这种情况下，两个物种将倾

    向于聚集在同一个环境里。对每一个物种来说，它们所做的仅仅是执

    行自己的遗传程序，结果却对彼此都有利，岂不妙哉？这是一种互利

    共生(symbiosis)。

    在其他情况下，许多不同的细菌相互帮助：在快速流动的溪水

    中，细菌甲吃掉了细菌乙排出的废物，并黏附在岩石上。与此同时，细菌丙本来不能黏附于岩石，却可以附着于细菌甲而避免被冲刷走，并帮助甲锚定在岩石上。而乙又能生产出对丙来说富有营养的化合

    物。这种情形下，细菌甲、乙、丙就倾向于聚集在一起，因为这对它

    们三者都有利。

    在40多亿年的演化史中，细菌不断分裂，新细胞不断产生——这

    个过程最快每12分钟就进行一次。这期间出现过的细菌数不胜数，包

    含了无数种可能的变异。在这个近乎永恒的进程中，新的细菌不断出

    生、繁衍，逐渐占尽了地球的每一个角落。有时候，细菌可以稳定地生活在一起，形成一个联盟。这些合作

    互助型的集体在环境中屡见不鲜——在土壤里、溪流中、腐朽的木头

    上和热泉里——生命几乎无处不在。关于远古生命，目前已知的最古

    老的证据来自于澳大利亚发现的“微生物垫”化石，它们已有35亿年

    之久。这些微生物垫里包含了巨大的片状结构，好似一整个微型生态

    系统。很有可能，有些层的微生物执行光合作用，有些层呼吸氧气，有些进行发酵，还有一些负责摄入不寻常的无机物质。正所谓甲之砒

    霜，乙之蜜糖，一个物种排出的废物可能恰好是另外一个物种的食

    物。它们分层而居，团结协作，最终结果则惠及全体。

    有些细菌可以向周围分泌出类似于明胶的层状结构，这层厚厚的

    胶质称为生物膜(biofilms)。不同细菌生物膜的组成不同，但是功

    能一致——保护细菌以避免干燥、高温或者免疫系统的攻击。正是有

    了生物膜的保护，细菌在恶劣的条件下也可以存活下来。

    细菌结成了联盟和网络来相互帮助，它们不仅分布在土壤、海

    洋、岩石表面，也存在于动物之中以及人类身体里——与人体相关的

    细菌将是本书的主角。伟大的生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德

    (Stephen Jay Gould)曾为地球上所有的生命形式描绘了一个更宏大

    的参照系，他写道：“……这是微生物的时代，过去如此，现在如

    此，将来还是如此，直至世界终结……”前不见古人，后不见来者，念天地之悠悠，独微生物而不朽!第三章 人类微生物群系

    想一想你身体里的重要器官吧。心脏、大脑、肺、肾脏、肝脏都

    是维系生命的重要器官。每时每刻、日日夜夜，它们都在泵出液体，排出废物，输送氧气与营养，传递信号，使得我们每个人都得以感知

    周遭并在世界上活动。一旦任何器官失灵，我们轻则得病，重则昏

    迷，甚至死亡，就这么简单。

    其实你还有另外一个关键“器官”，它同样时刻维系着你的生

    命，但是你从来没有亲眼见过它，因为肉眼是看不见这个器官的。它

    遍布于你的全身，特别是你的体内，但是我们直到最近才逐渐认识到

    它对健康的重要性。关于这一部分“器官”，最奇特的地方在于它似

    乎不属于你的身体。它的基因与人类基因不同，它的细胞也并非来源

    于人类细胞。事实上，它正是前一章里提到的微生物们，那数万亿颗

    微小的生命形式。或许有人认为把微生物联盟称之为生命“器官”有

    点言过其实，但是从功能上来讲这一点儿也不过分。微生物群系不像

    心脏或者大脑那样，从胚胎时期就开始发育——它的发育过程始于你

    呱呱坠地的那一刻。在最初的几年里，它持续发育着，不断地从你周

    围的人们那儿获得新的微生物。但是不要小看它，失去整个微生物群

    系的后果几乎与失去肝脏或者肾脏同样严重，除非是在极为特殊的护

    理环境下，否则你存活不了多久。

    人体内的微生物并不是由地球上的某些微生物随随便便地组合而

    成。事实上，每一种生物与它体内携带的微生物都在协同演化，后者

    执行着多种多样的代谢与保护功能。换言之，它们在为我们服务。海

    星有它的微生物群系，鲨鱼有它的微生物群系，甚至海绵动物都有它

    自己的微生物群系。爬行动物诸如蜥蜴和蛇都各有其独特的微生物群

    系。每一只猫头鹰、每一只鸽子、每一只园丁鸟都有一套独特的微生

    物群系为其服务，这些微生物群系仰赖宿主的存活而生存。哺乳动物

    也是如此，从小巧的狐猴到海豚、狗，再到人类，体内都满是专门适

    应于它们的微生物，帮助它们存活并保持健康。

    这些微生物为宿主提供了关键的服务，同时也从宿主那里获得食

    物与栖身之地，因此它们与宿主是互利共生关系。白蚁能消化木头要归功于生活在它们肠道中的细菌；牛能够从草里汲取营养也多亏了生

    活在它们4个胃里的微生物。蚜虫，一种生活在植物上的小昆虫，体内

    同样生活着共生的细菌。其中，一种叫作布克奈拉(Buchnera)的共

    生菌在蚜虫中生活了至少1.5亿年。这些细菌具有参与代谢的关键基

    因，从而使得蚜虫可以利用植物里富含糖分的汁液为生；作为回馈，蚜虫为布克奈拉菌提供了寓所。这是一个双赢的局面。科学家已经构

    建出蚜虫和布克奈拉菌的演化树——两棵树的结构几乎一致!这种事

    情巧合的可能性近乎是零，唯一的解释是它们是协同进化产生的。

    仔细观察哺乳动物的微生物群系会发现，正如人类的基因可以与

    其他哺乳动物的基因相比较，你的微生物同样是一棵更大的家族树的

    一部分。在这个意义上，微生物的结构可以视作远古祖先的印记，并

    帮助我们理解为什么人类更类似于猿猴而不是奶牛。这引出了一个有

    趣的问题：我们类似于猿猴是由于我们的哺乳动物基因，还是由于我

    们微生物的基因？我们一直认为是前者，但是也许是后者，更有可

    能，两者皆是。

    如前文所述，人的身体是一个生态系统，就像珊瑚礁或者热带雨

    林，是一个由相互关联的生命形式组成的复杂组织。如同所有的生态

    系统，多样性至关重要。在丛林里，多样性意味着各种不同种类的乔

    木、藤蔓、灌木、开花植物、蕨类、藻类、鸟类、爬行动物、两栖动

    物、哺乳动物、昆虫、真菌、蠕虫。高度的多样性为系统内所有的物

    种提供了保护，因为它们之间的相互关联创造了一个稳定的网络，保

    证了资源的获取与流动。多样性的丧失会危害生态系统的健康，而关

    键种(对环境的影响巨大，影响力远超其在生态系统中所占比例的物

    种)的丧失则会导致生态系统崩溃。

    发生在黄石公园的一个故事可以说明这一点。70年前，黄石公园

    里的狼群(wolves)被人为地消灭了。由于天敌不在，麋鹿的数量激

    增。对麋鹿而言，它们可以不慌不忙地在河边吃草了，于是它们啃秃

    了大多数河岸边上美味的柳树。继而，依靠柳树筑巢的鸣禽和依靠柳

    树根筑坝安家的河狸开始变少。随着河水冲刷，水鸟离开了这个区

    域。没有了狼群猎杀带来的动物尸体，许多吃腐肉的动物包括乌鸦、鹰、喜鹊和熊缺少了食物来源，因而数量有所降低。有了更多的麋鹿

    来竞争食物，北美野牛的数量也随之降低。没有了狼这一天敌，美国

    豺【coyote，又称郊狼，属于狼的表亲，体形比狼小得多，食谱也颇

    有不同——译者注】重新出现。它们以野鼠为食，使得许多靠捕食野鼠为生的鸟类和獾类没有了食物来源。如是推演，当一个关键种缺

    失，整个相互关联的紧密网络都受到了影响。这个概念在自然环境中

    成立，在我们的微生物群落中同样成立。幽门螺杆菌从远古时代起就

    栖居于人类胃部，它们的消失值得警醒。

    据估算，人的身体由30万亿个细胞组成，但是它却容纳了超过100

    万亿个细菌与真菌细胞，这些微生物朋友们与我们协同演化。考虑一

    下这个事实：此时此刻，你身体内70%～90%的细胞都不是人类细胞，而是微生物细胞。微生物寄居于你的每一寸肌肤，你的口、鼻、耳，你的食管里、胃里，尤其是肠道里。女性的阴道里也有丰富的细菌种

    类。

    在世界上已知的50个门的细菌之中，人体中已经发现了8～12个。

    其 中 6 个 ， 包 括 拟 杆 菌 门 ( Bacteroidetes ) 与 厚 壁 菌 门

    (Firmicutes)，占了人体内细菌的99.9%。与我们人类“同居”最成

    功的微生物就从这少数几支种系传承下来，它们为人类微生物群系的

    形成奠定了基础。随着时间的流逝，它们演化出了特殊的功能，包括

    耐受酸性、利用特殊的食物、适应干燥或潮湿的环境，从而在人的体

    表与体内的特殊微环境(niche)里繁衍生息。

    这些细菌加在一起大约有1.3千克重，与你的大脑相当，包含了上

    万种不同的物种。在美国，还没有哪个动物园有超过1000种动物。生

    活在人的体表与体内的微生物比动物园里的动物更加多样、更加复

    杂。

    当你还在母亲子宫里的时候，你的体内是没有细菌的，但是随着

    分娩的进行，你很快就被数以万亿计的细菌占领了。在后面，我们将

    会讨论这个惊人的过程。对微生物而言，从零增长到万亿只需要很短

    的时间。在人出生之后的头三年内，微生物陆陆续续地入住到人体，从起初的拓荒者到后来的乔迁客，微生物的“移民”是一个井然有序

    的过程。

    最终，你身体的每一个角落，无论是内里的脏腑还是外表的皮

    肤，都有独特的菌群栖息。胳膊肘上与脚趾缝里是完全不同的物种，胳膊上的细菌、真菌、病毒与口腔或者结肠里的微生物也完全不同。

    皮肤是一个巨大的生态系统，它比半块三合板稍大一点，覆盖了

    约2平方米的平面、褶皱、导管和罅隙。这些空间往往非常细小，要用显微镜才能看到。如果凑近观察，这些看似光滑的皮肤可能更接近于

    月球的表面，到处是环形山与沟壑。何种微生物在哪块皮肤上栖居取

    决于该区域是多油(比如面部)、湿润(比如腋窝)还是干燥(比如

    前臂)。汗腺和毛囊里有独特的微生物。有些细菌靠死去的皮肤细胞

    为生，有些利用皮肤分泌的油脂维持湿度，还有一些可以抵御入侵的

    有害细菌或真菌。

    说起鼻子，研究人员最近发现健康人的鼻腔内里生活着许多典型

    的病原体，但是它们却没有致病。其中还有臭名昭著的金黄色葡萄球

    菌(Staphy lococ cusaureus)，它可能导致疖子、鼻窦炎、食物中

    毒、血液感染，但是它也可以在鼻腔里与人类和平共处，自顾自地营

    生。无论何时，人群里都有三分之一以上的人携带着它们。

    微生物在人体内最大的聚居地是消化道，这始于最上端的口腔。

    如果你对着镜子观察，你马上就可以发现口腔可以分成不同的区域，比如牙齿、舌头、面颊以及口腔上颚，而且每个位点都有许多不同的

    表面：舌头的上下表面、牙齿的不同表面、牙齿与牙龈的交界处。可

    以说，在你的口腔里，每个表面上都生活着完全不同的细菌群体。美

    国国立卫生研究院从2007年开始启动了人类微生物组计划(Human Mi-

    crobiome Project)，为期5年，我们由此获得了许多新知识。该计划

    的目标之一是从242位健康的成年人体内提取微生物样本，并对这些微

    生物的基因组进行测序分析。其中一个值得记住的结论是，虽然不同

    成年人所携带的细菌从整体上看非常相似，但每个人的菌群都有独特

    之处。我们微生物组的差异远远大于基因组的差异。这是一个我们将

    要一再提及的事实——我们的微生物是因人而异的。尽管如此，还是

    有一些一般性的组织原则适用于整个人体微生物群系，我们将在谈到

    胃肠道的时候讨论它们。

    在人类微生物组计划中，口腔是重点取样区域。好几个科的微生

    物 在 多 个 口 腔 采 样 位 点 都 很 常 见 ， 比 如 韦 荣 球 菌 属

    (Veillonellas)、链球菌属(Streptococci)、卟啉单胞菌属

    (Porphyromonads)，但是它们的分布差异极大。而其他的微生物只

    在非常有限的区域内出现。

    口 腔 中 微 生 物 最 为 富 集 的 地 带 是 牙 龈 缝 隙 ( gingival

    crevice)，这里充满了细菌，其中许多是厌氧微生物，它们不仅不喜

    欢氧气，甚至会被氧气杀死。这听起来有悖常理——我们的口腔每时

    每刻都有空气通过，空气中含有氧气，怎么会有大量的厌氧微生物？但是事实的确如此。这告诉我们，口腔里有许多特殊的微环境，在这

    些微小的区域里厌氧细菌可以茁壮生长。

    有没有琢磨过为什么早晨刚刚醒来的时候你的口气会不那么清

    新？那是因为在大部分睡眠时间里，你其实都在用鼻孔呼吸，因此经

    由口腔的空气减少，厌氧微生物的数目上升。它们会分泌出许多挥发

    性的化合物，从而导致了“清晨口臭”。当你刷牙的时候，你就是在

    刷掉这些残留物以及这些细菌本身，它们的整体数量下降，总体分布

    改变——直到第二天又开始新的循环。

    产生气味的不止是口腔中的微生物，而是人体所有部位的微生

    物。在身体的某些部位，比如腋窝和腹股沟，微生物浓度非常高，其

    中占主导地位的微生物分泌出的味道更加令人不悦。尽管人类为控制

    这些异味发展出了一整套清洁护理产业，但这些气味的产生并非偶

    然。从昆虫到人类，每种生物体都具有其标志性的“微生物气味”。

    这些气味暗示我们谁是朋友、亲人、敌人、爱人，抑或潜在的配偶，它们还告诉我们何时宜于同房。母亲熟悉孩子的气味，孩子也熟悉母

    亲的气味。气味非常重要，而它们基本上都是微生物产生的。气味甚

    至决定了我们是否招蚊子，一旦我们理解了这背后的原理，我们就可

    能利用这些知识来躲避或者驱赶这些害虫。不过这已经不是本书要讨

    论的主题了。

    在口腔里，你的牙齿、唾液、酶与友好细菌开启了食物消化的第

    一步。一旦食物离开口腔，它们就被送进了食管。这是一个长长的管

    道，上承咽喉，下接胃部。一直以来，人们认为食管是无菌的。但在

    2004年，我们在其中发现了一个含有数十种微生物的群落，消除了这

    个误解。

    食物然后进入胃部，在这里，胃酸和消化酶帮助着消化的进行。

    胃部是强酸环境，但其中仍然有细菌生活着，包括通常占主导地位的

    幽门螺杆菌(上已提及)，其他的微生物也可能存在，但是数量上要

    少很多。胃也会像甲状腺之类的腺体那样分泌激素。胃壁里有免疫细

    胞，能帮助抵御感染，正如脾脏、淋巴结和结肠所做的那样。幽门螺

    杆菌对于胃酸的分泌、荷尔蒙的产生、免疫力的维持都发挥着作用。

    下一站，小肠。这是一个更长的管道，包含了消化吸收所需的重

    要成分——去污剂、酶、转运蛋白。大部分食物消化都发生在小肠，细菌当然也存在于此，不过数量相对较少，大概是因为过多的微生物

    活动可能会干扰营养消化与吸收的关键功能。

    最后，所有残留的食物抵达了结肠，这里细菌如织，“菌山菌

    海”。人体内的大多数微生物都寓居于这个边境地带，数目极为惊

    人。每立方厘米结肠中所包含的细菌数量比地球上的总人口都要多

    ——而你的结肠容积有几千立方厘米。在这个浩瀚的“细菌宇

    宙”里，细菌们密密麻麻地拥挤在一起，分泌多种化合物，陪伴你度

    过每一天的人生旅程。你也许认为这不过是生命不得不完成的又一笔

    交易：我们为它们提供住所，它们帮助我们生活。但是这未免失之过

    简。许多人因为这样那样的疾病或者受伤而失去了结肠及其中所有的

    细菌，但是他们依然可以健康地生活几十年。因此，尽管结肠中的海

    量细菌非常有用，但它们并不是必需的(如前所述，这并不适用于你

    的整个微生物群系——丧失了整个微生物群系很可能导致灾难性的后

    果)。

    结肠的微生物帮助降解素食纤维并消化淀粉。在一定意义上，所

    有抵达小肠末端的食物就已经被排出体外了，因为你无法再消化它

    们。但是，结肠里饥饿的细菌还能进一步代谢许多残留物质。举例而

    言，苹果中的纤维素不会被小肠消化，却能被结肠里的微生物利用。

    与此同时，这些微生物还分泌出一些短链脂肪酸，它们可以被肠壁细

    胞吸收并为人体所用。从这个意义上来说，这些微生物同样滋养了

    你!

    结肠中寄居的微生物为我们提取的能量最多可以占到食物总能量

    的15%。如同我们身上栖息的所有微生物，它们不只是萍水相逢的过客

    ——我们彼此帮助，协同演化。在所有的哺乳动物中，即使是那些数

    千万年前在进化上就已经分离开的物种，结肠微生物组成与功能依然

    非常相似。

    肠道环境温暖潮湿，并且在缓慢蠕动着，不同的区域里住着功能

    各异的微生物。有些能分泌特殊维生素的微生物可能生活在特定的小

    角落里，而那些将淀粉分解为简单糖类的微生物可能生活在更大的社

    区里，这里当然会有竞争。正如在城市里，重要地段的停车位和私立

    学校的入学名额都广受追捧。许多需要同样营养物质的细菌都具有同

    样的酶类，就像狮子与猎豹追捕同样的猎物那样，这些细菌也为相似

    的食物而激烈竞争。在我看来，许多细菌都渴望潜身于那柔软的黏液

    层之下，它们为了避开胃酸或胆汁的暴风骤雨而竞争有限的庇护之所。与此同时，每天都有许多黏附在胃肠管道内壁的细胞被冲刷走，因此，今天的避难之地也许明天就成了流离之所。最后，当消化的终

    产物以粪便的形式离开人体，大量的细菌细胞也随着脱落的肠道内壁

    细胞一起被裹挟而去。总的来说，细菌及其残骸还有水分构成了粪便

    的主体。

    为了更好地理解微生物对人体代谢的重要性，考虑一下如下事实

    吧：你血液里几乎所有的化学物质都是由微生物活动产生出来的。细

    菌同样可以消化乳糖、合成氨基酸、分解草莓或者海苔(如果你爱吃

    寿司的话)里的纤维。

    微生物的产物可以作用于血管内特殊的受体，帮你稳定血压(奇

    怪的是，这些受体也存在于你的鼻腔里)。这些感受器可以检测到肠

    道微生物分泌的小分子，而对这些分子的反应则会影响血压。因此，在你进食之后，血压可能会降低。有朝一日，我们是否可以利用这些

    细菌来更好地治疗高血压呢？非常有可能。

    细菌也在代谢药物。比如，全球有数百万的人在服用地高辛，这

    是从植物毛地黄中提取的一种药物，用于治疗各种心脏疾病。肠道是

    地高辛化学加工的第一站，随后地高辛被吸收。由于每个人的微生物

    群系组成不同，地高辛在肠道内的化学加工也因人而异，这决定了抵

    达血液的药物量，并且会带来不同的结果：若是剂量太低，药物不会

    起作用；若是剂量太高，又会有副作用，导致心脏问题、改变色觉或

    者引起呕吐。未来，医生也许可以通过减弱或者强化肠道微生物来控

    制地高辛进入血液的剂量。

    有些肠道细菌可以合成维生素K，它对于伤口处的血液凝结不可或

    缺，但人体自身的细胞却不能制造它。大约是因为细菌的效率更高，人体细胞干脆就依赖于细菌提供维生素K，而不必耗费能量兴师动众地

    亲自合成它。因此，在原始的人类身上，那些获得了合成维生素K的细

    菌的人便比那些需要自己合成或者从植物中获取维生素K的人多了竞争

    优势。在一定意义上，我们的祖先把这项关键的生理功能“承包”给

    了细菌。我们为它们提供食物与住所，它们帮助我们愈合伤口——一

    笔愉快的交易。

    有些微生物甚至可以合成“安定”(又名地西泮，一种镇静性药

    物)。重症肝癌患者往往会陷入昏迷，但是如果给他们注射苯并二氮

    类(比如药物安定)的抑制剂，他们就会醒来。这是因为健康的肝脏可以分解肠道微生物分泌的天然形式的安定，但是功能受损的肝脏却

    不行，于是人体内微生物合成的安定就直接进入大脑，导致病人陷入

    昏迷。另外，居住在新几内亚高原的人们体内的微生物也有所不同，当地人的食谱中90%都是红薯，蛋白质含量很低——他们能以此为生，全靠体内的微生物。新几内亚原住民的肠道微生物能利用红薯中的糖

    类来合成蛋白质——这些微生物和根瘤菌一样，它们固定空气中的氮

    气，并以此来制造氨基酸。

    在女性中，细菌占领并保护着阴道。不久之前，医学科学家们相

    信育龄女性的阴道里只有一类细菌，即乳酸杆菌，保卫着阴道免受真

    菌之类病原体的侵害。的确，乳酸杆菌可以分泌乳酸，从而降低了阴

    道内的pH值，使得它不适合于病原体的生存，从而保护了阴道。人们

    之前假定，倘若女性的阴道被其他细菌占据，她们将更容易得各种生

    殖道疾病。但是现在对好几百位健康女性的阴道细菌进行的基因测序

    分析表明，阴道内的微生物群落可以分成五大类型，其中四种都由某

    一种独特的乳酸杆菌主导，唯独第五种类型基本上不含乳酸杆菌，而

    是包含好几种其他主导细菌。与长期以来的主流意见相反，这样的女

    性患上阴道疾病的概率并没有显著增高，而且这种情况也不在少数

    ——约三分之一女性的阴道内都是这种所谓的“非常规混合菌群”。

    缺乏乳酸杆菌的阴道pH偏高，但是其中的细菌同样可以营造不利

    于入侵者的环境，而且能力一点儿也不差。这种功能的替换很可能在

    身体的所有地方都在发生，不同的细菌在不同的人身上可能完成着同

    样的工作。

    此外，我们还知道，每个女性阴道内的细菌种类随时间而变化。

    比如，惰性乳杆菌(L.iners)可能在大多数时候占主导，但是当女性

    例假期的时候，另外一种细菌——加氏乳杆菌(L.gasseri)则会剧

    增，直到经期结束才消退。这看起来简单明了，但是这样的模式并不

    常见。最常见的模式是没有明显的模式——有时主导细菌在女性生理

    周期的中期发生替换，而下一个月则在末期替换，有时候甚至没有替

    换。另外一些时候，不同的乳酸杆菌菌种以跳跃的方式轮流主导阴

    道，而有些时候那些“非常规”的细菌占主导，而后似乎无缘无故地

    又消失了。这背后到底是什么因素在推动着这些细菌起伏不定的更迭

    呢？我们目前还在摸索。

    微生物群系对人体的最大贡献可能在于提供免疫力。事实上，它们组成了免疫系统的第三纵队。第一纵队是你的先天

    性免疫系统，包括保护着人体表皮及黏膜的细胞或分泌蛋白。它们可

    以“识别”大多数细菌共有的结构模式，从而消灭这些细菌。第二纵

    队是适应性免疫系统，它们依赖于特异性的抗体来识别病原体上高度

    特异的化学结构。而第三纵队就是微生物免疫，顾名思义，它依赖于

    你体内已有的微生物。这些长期的住户可以以各种方式抵御外来者的

    入侵。我们将会在接下来的章节里详细展开。

    免疫系统与微生物的相互作用从你出生的那一刻就开始了，并且

    贯穿你的一生。这是有道理的。人体内微生物的一个关键特点在于它

    们可以抵御入侵者。其实，这些微生物朋友们在你身体里安居乐业，它们并不希望外来者侵入。比如说吧，如果入侵者试图在你的肠道中

    争得一席之地，它们必须首先经过胃酸的严峻考验——大多数细菌都

    将在此被消灭。胃酸是由宿主分泌的，不过它也受到胃里的微生物

    (比如幽门螺杆菌)的调控。如若入侵者果真抵达了你的肠道，它们

    还必须找到食物来源以及栖息之所。但是，在本来就“居之不易”的

    肠道内壁，当地的细菌不会轻易放弃它们千辛万苦挣来的地盘，当然

    更不愿意分享食物。因此它们分泌出一些物质，包括抗生素，来毒杀

    其他细菌。

    更常见的情形是：有些入侵的细菌能够找到一小块立足之地，但

    几天之后就又不见了。事实上，人体内的微生物保持得相当稳定。当

    你与恋人接吻的时候，你们交换了大量的微生物。但是过后——几分

    钟、几小时，最多几天——你和你的他她都将恢复原状，就像没接过

    吻一样(从微生物的角度来说)。这当然也会有例外，你可能从恋人

    那里染上病原体，我稍后将谈到这一点。但是人抵御入侵微生物的能

    力通常非常强大——即使它们来自于一个与你非常亲密的人。这个道

    理同样适用于性行为——那不仅有体液的接触，还有微生物的交换，而且对双方都有影响。但是过了一段时间，你和你的恋人又恢复以

    往，就像一切都未曾发生过(这也是从微生物的角度来说)。当然，不排除一些微生物会在配偶之间定期迁徙，但是目前我们对此还没有

    清楚的认识。不过，病原体是个例外——它们往往都演化出了在不同

    的宿主之间传播的本领。

    饮食的改变其实并不会剧烈改变你的微生物。在数月乃至数年之

    内，人类肠道微生物群系的组成相对稳定，但是不同个体间的差异却

    很大。在一个小规模研究中，受试人员在两周的时间内一直食用地中海饮食：高纤食物、全谷物、干豆小扁豆类、橄榄油以及每天五份的

    水果和蔬菜。相关性研究表明这份饮食可以降低心血管疾病的风险。

    受试者提供了血液样品以便分析与心脏疾病相关的脂肪含量，同时提

    供粪便样品以便分析实验前后微生物的组成差异。

    研究发现，胆固醇的总量与所谓的“有害胆固醇”的量都有所降

    低——这当然是件好事。但是受试者的微生物并未发生变化。正好相

    反，每个人似乎都有一个独特的“微生物指纹”。有些报道说，这

    一“指纹”相当可靠，并不随着饮食的变化而改变。然而，在另外一

    些饮食研究中，微生物群体的变化却更加显著。最近的一项研究表

    明，将饮食调整为全素或全荤会引起微生物群体的巨大变化，不过一

    旦饮食调整回来，这些变化随即消失。饮食调整持续一年是否会带来

    某种持久性的改变呢？我们并不清楚。我们还需要更多的研究来更好

    地理解饮食对肠道微生物的作用。就现在来看，似乎各种肠道细菌的

    相对含量都在各自的一定区间内起起伏伏。目前的研究致力于理解这

    些前沿问题——不同个体之间的差异究竟有多大？人一生中的肠道菌

    群的波动幅度又有多大？如果人体内有100万亿个微生物，而每个微生

    物都是微小的遗传机器，那么，在这些微生物之中有多少基因在忙忙

    碌碌？这些基因又都在忙些啥？

    如上所述，人类微生物组计划的目标之一是对健康成年人体内微

    生物的基因组进行测序分析。我们不仅普查了有哪些微生物存在

    (“都有谁”)，也统计了它们携带着哪些基因、功能为何(“在干

    嘛”)。这项计划的主要发现是，这些微生物里有几百万个独特的基

    因(最近的估测有200万个)。相比之下，人类基因组只有大约2.3万

    个基因。换言之，人体内99%的基因是细菌的，属于人类的只有1%。我

    们的微生物不只是乘客——它们有活跃的代谢功能：它们体内的酶可

    以催化产生铵根离子、乙酸、二氧化碳、甲烷或者氢气，其他微生物

    则可以靠这些产物维系生命；它们也制造了许多对人体有益的复杂产

    物，尽管这其中的细节我们还没有完全探讨清楚。

    最近，一项来自欧洲科学家的统计调查(Meta Hitcon-sortium，人类肠道宏基因组计划)得出了一些其他的结论。对近300名欧洲人的

    统计表明，受试者肠道里独特的细菌基因数量在不同个体间差异巨

    大。个体基因数量的分布曲线并不符合正态分布的钟形曲线——说明

    这并非正态分布。事实上，研究人员发现了两个主要的类群：77%的人

    属于高基因类群，平均每人体内有大约80万个基因；低基因类群，即剩余的23%的人，只有大约40万个基因。这个发现颇出乎预料，但是最

    有意思的观察结果是拥有低基因拷贝的人群更易于肥胖。这是一个令

    人震惊的结果，我们将在后面详细讨论它。

    理解人体内微生物的生态结构是个颇为棘手的课题。在一个大型

    生态系统中，比如热带雨林里，生态学家可以实地考察其中无数的个

    体与物种，它们的行为以及之间的相互作用。这些考察可以实时进行

    ——日日夜夜、春夏秋冬，甚至持续多年。但是，起码目前，我们还

    无法以这种方式或者类似的方式来研究微生物生态系统。如前所述，我们所能采取的最佳方案是统计并鉴定出给定群落中的所有基因。这

    项任务有点像从一块热带雨林中割出一公顷的角落，丢进一个巨大的

    搅拌机，然后统计残留的树叶、木材、树根、动物骨头、羽毛、爪子

    的数量，并通过这些碎片推断出树林里有哪些动植物以及它们之间的

    关联。

    通过比较我们体内细菌的基因与其他功能已知的基因，我们可以

    推测出细菌基因的功能。人类微生物组计划与欧洲人类肠道宏基因组

    计划最初发现的大部分基因都属于我们所说的“持家基因”——这些

    基因是细菌生存所必需的，而且时时刻刻都在表达。例如，我们发现

    了大量负责细胞壁合成与维护的基因，这是因为所有的细菌都需要构

    建细胞壁；所有的细菌也必须复制DNA来繁殖后代，这就需要基因来编

    码DNA聚合酶，用于合成新的DNA。人体细胞里，编码DNA聚合酶的基因

    有好几个版本，而人体内的微生物则可能具有上千个版本，而且这些

    版本因为细菌的来源不同而略有差异。

    在身体的不同位置发现的微生物的基因也略有差异。尽管持家基

    因的表达水平很稳定，但是皮肤细菌比起结肠细菌来，有更多与油脂

    代谢相关的基因。阴道细菌含有一些基因可以帮助它们营造并适应于

    酸性环境。就目前掌握的知识而言，我们尽可以放心地预测：细菌在

    人体的不同微环境里执行着各自独特的功能，而且彼此间的差别要比

    不同人基因组的差异大得多。比如，世界上最高的人与最矮的人的区

    别大概是两三倍，而在一个典型微生物群系中，微生物的基因之间的

    差异可能高达上千万倍。细菌的特异性如何影响我们的健康，包括代

    谢、免疫，甚至认知能力方面的差异？这是一个激动人心却鲜有探索

    的领域。

    目前，在已识别出来的人体细菌基因中，有30%～40%的基因功能

    尚不明确，但是我们知道，有些微生物数量稀少、容易灭绝。正如在阴道微生物中，细菌种群规模有着极大的起伏，一个特定物种的细胞

    数量可以在1～1万亿之间波动。让我们设想一下，动物在觅食的时

    候，从某种新的食物里第一次接触到某种化学物质的情形。假定它体

    内的一种细菌本来有100个，当肠道环境中出现了变化，比如说有了新

    的食物，这些细菌几天之内规模就会增加到数十亿。若是失去了宝贵

    的食物，或者其他细菌的竞争能力太强，数量上占统治地位的物种则

    会锐减至原来的几千分之一，甚至更低的水平。这种波动性与灵活性

    正是微生物群系的核心特征，也帮助微生物群系维持着自身稳定。不

    过，假如某物种只有上百个细胞，它就没有太多的余地来抵御风险，使用一次抗生素就可能会让它灭绝。

    我将这些稀少的物种称为“偶发性微生物”(contingency

    microbes)。它们不仅可以利用不常见的化合物为食，完成一般的细

    菌所不能完成的任务，还可以抵御某些特殊的威胁，比如人类从未遭

    遇过的某种瘟疫。在我看来，它们就像一个报警系统，提醒我们微生

    物的多样性至关重要。失去了关键的稀有物种会怎么样？这会带来级

    联效应并引发次生灭绝吗？

    我们能够与微生物共存这一事实引发了一系列深刻的问题：为什

    么微生物没有把我们消灭？为什么我们会容忍它们？在残酷无情的达

    尔文式竞争的世界里，我们如何与体内的微生物建立起了稳定的关

    系？

    公共物品理论为此提供了线索。所谓公共物品，就是人人分享的

    某件东西，比如清新的空气、明媚的阳光、用你我缴纳的税款修建的

    道路，或者你最爱的公共广播电台。不过，正所谓“天下没有免费的

    午餐”——公共广播必须有人支持，有人赞助，否则它们无以为继。

    不过，公共物品同样可能受到危害，以空气为例——取暖烧煤会排放

    出颗粒污染物，汽车尾气会污染空气，毕竟，你我都生活在同一片天

    空之下。

    在一个运行良好的社会里，每个个体都应为公共利益贡献力量。

    你可以收听公共广播而不捐一分钱，但是，倘若人人都这么做，公共

    广播就会破产。如果每个人都驾驶一辆超标排放尾气的汽车，我们的

    空气将不再清新，阳光也不再明媚。在这个意义上，享用公共物品却

    没有同样付出的人，或者那些透支使用了公共开支的人，可以认为是

    某种程度的“欺诈者”——他们因某些事情获益但是没有付出同样的

    成本。然而，在丛林法则中，“适者生存”，“欺诈”似乎是一个不错

    的策略。“欺诈者”可能生育更多的后代或者发现更好的栖息地，在

    许多世代之后变得更为成功(有更多的后代)，因为它的收益远大于

    付出。“欺诈者”有选择优势。然而，倘若“欺诈者”总是胜出，合

    作将不复存在。为什么不是每个人都欺诈，为什么还有人愿意为公共

    电台捐钱？如果违背规则有天然的选择优势，不同的生命形式如何能

    一起生活？毕竟，欺诈可能导致整个系统分崩离析。

    可是，放眼望去，合作无处不在：蜜蜂与花朵、鲨鱼与领航鱼、奶牛与其瘤胃里帮助它们消化植物纤维的微生物、白蚁与其肠道微生

    物、蚜虫与布克奈拉细菌。据我们所知，反刍动物已经存在了数百万

    年，而像白蚁与蚜虫这样的生物存在得更久。这告诉我们，“欺诈

    者”并不总是胜出。简单来说，对欺诈的惩罚必须高到欺诈是一件得

    不偿失的事情，于是欺诈者无法胜出。倘若没有罚单，更多的人可能

    会超速——所以必要的惩罚是有效的。

    同样的道理适用于你与体内的微生物。自然选择更偏爱这样的宿

    主——它们体内有针对“欺诈者”的惩罚机制，欺诈得越多，惩罚得

    越严重。这样的惩罚机制可以避免纵容“不良获益”。比如，一旦白

    蚁肠道里的细菌越过了正常边界，就会引起宿主非常强烈的免疫反

    应，迫使其回到合理的位置上。这套办法尽管可行，但是宿主可能要

    付出非常昂贵的代价，有时甚至在清理“欺诈者”而引起的剧烈免疫

    反应中死去。一旦宿主死去，它体内寄居的所有微生物都随之死去。

    到了这个局面，所有的基因——无论是来源于宿主还是其中的微生物

    ——都将彻底丢失，再也无法传递给子孙后代。那些不含“欺诈

    者”的白蚁则繁衍生息，填补上它们刚刚死去的兄弟姐妹的位置。这

    种竞争与合作的张力无处不在。

    约翰·纳什先生(电影《美丽心灵》讲述了他的故事)提出的博

    弈论为理解合作现象提供了新的视角，它解释了为什么协同演化的体

    系似乎选择了那些大体上遵守规则的个体。博弈论提供了一种新的方

    式来理解社会环境下的行为，来理解人们如何决策，市场如何运行。

    纳什是一位伟大的经济学家和数学家，他设想了一种叫作“纳什均

    衡”的情形。这一情形可以总结成这样一种多人游戏时的策略：如果

    大家都遵守规则，那么收益是最大的；如果你欺诈，你的收益将比公

    平公正的博弈收益更少。存在了很长时间的生态系统，比如我们的身体，已经解决了竞争

    与合作之间的根本冲突。我们挺了过来。不过，这个道理同样适用于

    我们这个变化的世界：合作非常脆弱，轻举妄动往往两败俱伤。我的

    忧虑在于，由于滥用抗生素及剖宫产，我们已经进入了一片危险的区

    域——失去了世代传承的微生物群系，走进了前途未卜的现代生活。第四章 病原体的崛起

    当我还在医学院读书的时候，有一年夏天，我做过医生助理。我

    们的工作是为参加西弗吉尼亚州职业培训项目的工人们做体检。这是

    一次特别有益的经历，我学到了许多临床操作，并学会了对大量的健

    康年轻人进行细致的体检。我的老师，弗里德·库利医生，务实、聪

    明而且风趣。我每天在他这里工作到下午1点，之后，我就可以去医院

    给其他医生帮忙，接待各种患者。这家医院里没有多少医学院的学

    生，所以这里的医生们格外欢迎我，耐心解答我的各种提问。

    一天下午，我们被紧急召集起来接待一位11岁的男孩，他病得极

    重，已经住院了。他生活在一个小且保守的基督教浸礼会社区，之前

    一直非常健康。两天前，他感到身上发痒，然后开始高热且胃痛。第

    二天，高热更加严重，并伴有头痛。第三天，他浑身上下开始出现紫

    色的小斑点。他的父母吓坏了，于是把他送到医院——这非常及时。

    急诊室的医生们很快就诊断出了他患的是落基山斑点热，这是一种由

    携带着立克次体细菌的蜱虫叮咬引起的疾病。它最初是在蒙大拿州的

    比特鲁特山谷中发现并因此得名，但其实它在美国东部更为常见。

    这种细菌在血管内皮细胞内增殖，引发了一系列剧烈的免疫反应

    ——血管发炎、破裂，引起皮疹，而这些发炎破裂的血管中也包括大

    脑血管，于是引起脑炎并导致头痛。这个男孩接受了四环素治疗，保

    住了性命。倘若没能及时就诊，或者错过了四环素治疗的最佳时机，他很有可能会有生命危险——这种疾病的致死率高达30%。

    我陪同医生去探望他。他的病房窗帘紧闭，因为光线会刺痛他的

    眼睛，这暗示着他的大脑受了影响。他浑身都是紫斑，比我之前见过

    的都要多。有些斑点聚成一团，像是一大块紫黑色的补丁。他的头发

    打了绺，因为不停地左右挣扎而大汗淋漓。护士把他的手绑在床沿以

    避免他误伤自己或他人。他仿佛中了魔一般大喊大叫，却完全语无伦

    次。间或有一两个可以听懂的词语蹦出来，全是恶毒的咒骂……这种

    状态一直在持续。他的父母畏畏缩缩地坐在病房的角落，面露尴尬

    ——儿子从哪里学来的这些脏话？——我们唯一确定的是，脑炎导致

    了这个男孩的失控。幸运的是，经过治疗，他脱离了生命危险，并逐渐好转起来。五

    天之后，尽管疗程还需继续，但他可以出院回家了。他对于这些天发

    生的事情毫无印象，但是我相信他的父母很难忘记这一次遭遇：不仅

    是病情的可怕，还有痊愈的神奇。

    像立克次体这样的微生物属于病原体，或者俗话所说的“病

    菌”。它们会让你发热、畏寒、疼痛、发痒，使你卧床数日，甚至会

    带来生命危险。我们自从150多年前发现它们以来，一直就在不遗余力

    地消灭它们。在过去的70多年里，我们使用一系列抗生素向病原菌开

    战，挽救了数百万人的性命。不过，令我们哭笑不得的是，这场战争

    似乎永无尽头。细菌突变并产生出耐药性的速度快如闪电——即使是

    对某些效果最好的抗生素也是如此。更令人担心的是，向病原体发动

    的这场战争已经对我们的健康造成了意外的严峻后果。

    所谓“知己知彼，百战不殆”。在我们回顾这些后果之前，且让

    我们先了解一下我们的敌人。除了都可能引起疾病以外，病原体实际

    上千差万别。比如，它们的生物学本质是细菌还是病毒？它们是寄生

    在我们的胃肠道内靠产生毒素来伤害人体细胞(像驱逐舰那样在海上

    发射导弹)，还是入侵细胞来给我们添乱(像海军陆战队那样登陆上

    岸)？

    我们习惯于认为病原体本质上是邪恶的，但是它们并非如此。正

    如黄石公园的狼群那样，它们只是捕食者。往往，为了谋生，病原体

    给宿主带来了极大的损害。不过，这些损害往往只是一场意外，是病

    原体为了生存不得不采用的策略，对于宿主的伤害其实是无心之过。

    但是那些适应了宿主身体环境的病原体再搞破坏就是“别有用

    心”了。比如，导致结核病的细菌使病人咳嗽，从而传染到更多的

    人；与此类似，狂犬病毒攻击宿主大脑的特定部位，引起撕咬行为，从而通过唾液传播。

    大卫·奎曼(DavidQuammen)在《致命接触：全球大型传染病探

    秘之旅》一书里谈及新发感染性疾病的时候，做出了一个恰当的描

    述。他提到，我们常常认为捕食者是大怪兽，从外面吞食掉它的猎

    物；其实，病原体是小怪兽，从内部蚕食掉它们的猎物。

    因纽特人相信“狼群使得驯鹿更健康”：健康的驯鹿可以轻易地

    逃脱狼群的捕猎，因为狼群总是瞄着鹿群中的弱者攻击——它们冲入

    鹿群，撕碎容易到手的弱者来充饥。因此，狼群控制着鹿群的规模；病原体同样如此。今天的世界上有73亿人，许多人生活在肮脏污浊、拥挤不堪的环境里。由于营养不良、瘦弱及缺乏现代医疗条件，穷困

    地区的人们更容易成为病原体的受害者。我并不是说病原体控制人类

    数量是一件好事，只是这件事情从来都在发生，以后也会继续发生。

    有些病原体直接通过伤口进入你的皮肤。如果伤口没有得到妥善

    清洁，你可能就会被感染。但这并非不治之症：只要不是太严重，简

    单的清洁、一张创可贴，再加上一个亲吻就够了；如果较严重，那么

    需要深度清洁；只有特别严重的伤口才需要抗生素。不过，好在这种

    病原体都不传染。

    即使是那些通常不致病的微生物也可能演化出很强的毒性，甚至

    在短时间内杀死强健的个体。我们大部分人的肠道里都携带着大肠埃

    希菌，大多数大肠埃希菌是无害的。但在2011年，德国暴发了一场规

    模巨大的大肠埃希菌感染，许多人因为食用了受污染的豆芽而被感

    染。至少有两株大肠埃希菌交换了遗传物质，产生出了极具传染性的

    菌株。4000多人被感染，800多人的肾脏因此受到了严重的，甚至是终

    身性的损伤，并有50人死去。

    传染性疾病发生的原因在于寄生在人体上的微生物过度繁殖，失

    去了控制。它们可能是引起流感的病毒、导致百日咳的细菌、在口腔

    内皮上生长的真菌，或者是各种能独立生活的单细胞原生生物——比

    如引起痢疾及血性腹泻的阿米巴虫。目前已知的人类病原体超过1400

    种，它们的严重等级有高有低。引起先前那个健康男孩斑点热的立克

    次体属于高等级的病原体，而引起慢性肺炎的微生物属于低等级病原

    体，也就是说它们没那么致命。一个身体差的人可能会因为这样的微

    生物而生病，而一个健康人可能安然无恙。

    从根本上讲，所有引起人类传染性疾病的微生物都是由动物传染

    给我们的——比如我们的灵长类表亲，驯养的动物，以及其他更加危

    险的传染源，例如野生动物。有些病原体在很久之前就从动物“跃

    迁”到人身上了，但这一切太过久远，以至于我们难以确定它们的起

    源。但是对于另外一些疾病，我们则可以更容易地溯源：跳蚤来自啮

    齿动物，狂犬病毒来自蝙蝠，流感来自鸟类，莱姆病来自啮齿动物或

    者蜱虫。最危险的一些家伙要数最近出现的超级病毒：埃博拉、非

    典、汉坦病毒、马尔堡病毒、猪流感及禽流感。鉴于人类能通过多种

    方式接触到动物，彻底灭掉这些病原体实际上是不可能的。若是还有中间宿主——比如，蚊子携带疟原虫，促进了疟疾的传播——情况将

    变得更为复杂。

    一些最为成功的人类病原体甚至已不再需要当初的动物宿主作为

    它们的大本营。在演化的某个阶段，天花、脊髓灰质炎、麻疹演化成

    了人类特异性的病毒(因此这些病原体也容易彻底从人类中清除，天

    花就是一个典型的例子)。但是近年来，病原体中的巨无霸——艾滋

    病，从黑猩猩传染到人之后，在人与人之间通过性行为或者血液传

    播。一开始这只是偶然事件，现在，全球有超过1亿人感染了它。我担

    心的是，随着全球旅行更加便捷以及我们抵抗力越来越弱，我们正在

    为其他传染性微生物的传播制造条件。在本书第十五章我将对此进行

    更为详尽的讨论。

    当今世界上有着众多严重的流行病——天花、麻疹、流感、鼠

    疫、脊髓灰质炎、霍乱、伤寒、猩红热、白喉，不胜枚举。然而，在

    人类历史乃至史前时代的大部分阶段，这些病原体并没有对人类造成

    生命威胁，原因与人口规模有关。当我们的祖先还在非洲中部靠狩猎

    动物和采集果实为生的时候，他们生活在小部落里——一般有30～60

    个人——这些小部落散布于辽阔的大草原之上。大约20万年前智人出

    现以前，他们以这种方式生活了约200万年。我们的文明史不过1万来

    年，与史前时代的历史长河相比不过是一朵小小的浪花。漫长的史前

    阶段塑造了我们今天的模样。

    我们的祖先是自给自足的。光景好的时候，男性带回足够多的猎

    物为部落提供给养，女性则采集水果、坚果和可食用的植物。但是当

    食物匮乏的时候，人们就要受苦了。外出打猎的男性为了少得可怜的

    猎物疲于奔命，营养不良导致了女性停经或没有奶水来喂养孩子。最

    可怕的是持续的严重干旱，整个部落都将灭绝，人影难觅，只剩鬣狗

    与秃鹰收拾残骸。

    不过，与现代社会相比，这种不稳定的生存状态倒有一个好处：

    他们没有流行病。我们的祖先饱受常见感染的折磨，比如寄生虫或热

    带雅司病等慢性疾病。但是，因为这些小部落之间相隔太远，不会有

    邻居为当地社区带来有害细菌或病毒，他们没有流行性疾病。如果由

    于偶然的机会，某个携带传染病的个体闯入了部落的聚居地，会有如

    下几种后果：或者波澜不惊，或者部落成员都得病死去，或者少数人

    得病而其他人对此免疫。但是，事过境迁，病原体则无处可去——由

    于没有新的宿主可以感染，孤立无援的它们终会慢慢绝迹。但是这些部落必须要对付潜伏期。亿万年前，结核分枝杆菌与其

    他病原体就已经采取了潜伏的策略，这使得它们可以感染一整代人，而后销声匿迹，然后再感染下一代人，从而避免了缺乏新的宿主可以

    感染的问题。

    另外一个潜伏的例子是水痘。假如你像许多其他儿童一样通过呼

    吸感染了水痘带状疱疹病毒，你很快就会发热并出疹子，浑身起水

    疱。这些疹子几天之后便会消退。两周之后，你就会痊愈。在绝大多

    数情况下，出过水痘的儿童一辈子都对水痘带状疱疹病毒免疫，故事

    至此似乎就结束了。但是这病毒相当狡猾，它潜伏在脊髓和大脑的神

    经细胞里，在数十年的时间里维持着这种休眠状态，韬光养晦，无所

    作为，你不会感觉到任何不适。

    等你老了，年过古稀，某一天，你隐约感到身体一侧的肋骨下一

    阵刺痛。第二天，你留意到肋骨轮廓的外侧起了一些疹子。凑近细

    看，你发现这些疹子的水疱跟你小时候出的水痘非常相似，只不过这

    一次只发生在身体的某些部位，而不是遍布周身。这种症状叫皮蛇

    (shingles)，医生称之为带状疱疹(herpeszoster)。

    通常说来，年纪越长，得皮蛇的概率越大。在过去的数十年里，你的免疫系统都可以控制住局面。但一旦上了年纪，免疫系统弱化，镇不住病毒的时候，病毒就重新发作——疱疹便出来了。当疱疹水疱

    破裂，病毒扩散到空气里，它就可以再次感染那些从未接触过它们的

    年幼儿童。

    这一循环如是往复。通过这种方式，水痘带状疱疹病毒便跳过了

    整整一代人。即便在一个社区里数十年都没有急性感染的案例，它仍

    然可能随时“重新复发”并感染上最近出生的一批新人。这种病毒已

    经完全适应了人类，发展出了两次感染到人体的机会——第一次通过

    出水痘的孩子，第二次通过曾经出过水痘而现在患上了皮蛇的老人。

    在人类历史的漫长阶段，这种病毒与我们以狩猎和采集为生的祖先在

    非洲大草原上相伴相生，“传染、休眠、再传染”的循环正是它们采

    取的最佳策略。

    引起结核病的细菌通过类似的方式散播——“急性感染、潜伏、复发”的循环，而且复发通常发生在年迈的患者身上，这同样是在非

    洲部落中优化而成的最佳生存策略。随着后来人口数量激增，结核病

    患者的数量也由此骤升。人口稀少的聚居地现在已经非常罕见了。大约一万年前，农业的

    出现使得食物供应有了保障。于是，人口激增、贸易兴盛，村镇变成

    了城市，高密度的人群成为常态。也正是此时，流行病开始肆虐。

    麻疹是解释所谓的“高密度人群疾病”的最佳案例。流行病的蔓

    延通常呈“波浪式”，从一个人迅速传染另一个人，直到每个人都成

    了受害者。在很短的时间里，生死立判。在麻疹这个例子里，幸存者

    产生了抗体，获得了终生免疫。

    麻疹由麻疹病毒引起，在目前人类疾病里感染性最强，其感染率

    超过95%。相比之下，流感病毒只能感染13～12初次接触它们的人。

    当我作为学生在非洲工作的时候，我见过很多麻疹患儿。他们的典型

    症状包括高热、咽喉炎、眼睛红肿以及猛烈的干咳。这种咳嗽会产生

    大量饱含病毒的飞沫，在空气里形成病毒气溶胶，进而高效地散播疾

    病，可以立即感染所有尚未接触过该病毒的孩子。经过一周左右的咳

    嗽及流涕，患者耳后会出现特别的疹子，这种疹子紧接着散布到全身

    ——这就是麻疹。如今发达国家的孩子都接种了麻疹疫苗，但是非洲

    及其他欠发达地区依然慢了半拍。2011年，全球仍然有15.8万人因麻

    疹而死亡，这相当于每天有432人死于麻疹，每小时有18人死亡——其

    中大部分还是儿童。

    麻疹病毒要生存，必须隔一两周就感染一个新的宿主，就像传

    销，它迫切地需要新的受害者。事实上，麻疹只有在规模达50万以上

    的易感人群中才能得以维持。在这样的情形下，只有3%以上的出生

    率，即每年至少有1.5万个新生婴儿，才能保证麻疹的持续传播。但是

    人类直到最近一万多年才能够维持至少50万的易感人群，因此麻疹在

    人类中的流行充其量也不过这么久。在此之前，麻疹可能曾多次从动

    物传播到人类，但是由于人口数量不足很快又偃旗息鼓了。

    譬如说，许多群岛，例如北大西洋的法罗群岛，曾经在数十年里

    都没有麻疹的踪影。可是，1846年，当一艘轮船带来了一个受麻疹感

    染的病人之后，麻疹病毒就迅速在人群中传播开，直至人人都得了

    病。在18世纪中期的夏威夷也发生过类似的疫情，当时一名水手将麻

    疹传了进来。发热的人们跳进海水以求降温，但于事无补——群岛上

    15的人因此丧命。病毒随后销声匿迹，直到多年之后随着另一艘船的

    到来才重现江湖。城市的兴起不仅带来了流行病，还带来了其他两难困境。我们必

    须储存食物，但是这招来了饥饿的害虫以及它们身上的寄生虫。老鼠

    等食腐动物会造访我们的粮仓及垃圾堆，并带来了黑死病——由鼠疫

    耶尔森菌(Yersiniapestis)引起，通过老鼠身上的跳蚤传播。1347

    年，黑死病在欧洲暴发，不到10年就抹去了近13的欧洲人口。而且它

    一旦暴发，传播途径就不再局限于老鼠，任何受感染的患者的咳嗽都

    会将细菌传播给更多的人。

    1993年，黑死病在非洲扎伊尔共和国的金沙萨暴发。多年的战乱

    与腐败导致了政府超额印钞，由此引发了通货膨胀。人们担心物价飞

    涨，开始疯狂抢购生活用品，有人甚至在家囤积了大量的谷物。这本

    意是未雨绸缪，结果却“引鼠入室”，鼠疫也因此传播到了千家万

    户。

    工业革命之后，人口暴涨，通过人群传播的疾病愈发猖狂。猩红

    热、白喉、伤寒、结核病在拥挤的城市里肆虐。在1900年，结核病是

    引起美国人死亡的头号杀手。痢疾病人的排泄物污染了饮用水，越来

    越多的人因此得病。由于痢疾、百日咳、白喉、猩红热以及其他的流

    行性疾病，15的儿童无法活到5岁。

    随着城镇越来越大，交通和贸易越来越发达，我们体内的微生物

    ——无论是本土的还是潜伏的——都愈发频繁地加入了流行病原体的

    队伍，在日益庞大的人群中兴盛起来。它们是真正的麻烦制造者，是

    打手也是杀手，儿童受害尤其严重。甚至连长期潜伏于人体的结核分

    枝杆菌也演化出了毒性更强、更易传染的菌株。总的说来，这些病原

    体夺走了许多人的生命。无论贫富贵贱，没有家庭可以幸免。一旦流

    行病暴发，人们只能祈祷上帝施以援手。直到19世纪末20世纪初，卫

    生设施取得了进步，疫苗也随后得到了推广，人们才实现了自救。通

    过多方面的共同努力以及国际间的广泛合作，人们用疫苗彻底消灭了

    天花，显著降低了脊髓灰质炎的传播，并控制了麻疹的流行。与此同

    时，另一项医学进步也为人类带来了福音——人们发现了抗生素，一

    个崭新的时代开始了。第五章 灵丹妙药

    1980年春天的一个早晨，亚特兰大的空气还有些冷冽，我驱车行

    驶在去工作的路上。过去的两个多月里，我在印度和孟加拉国那边出

    差，那里非常炎热。如今重新回到疾病防控中心，我颇感轻松。办公

    室举行了例行的欢迎仪式，有一堆的邮件等待拆封，许多东西需要收

    拾。可是到了下午，我开始感到浑身疼痛。大概是身体还没适应时差

    吧，我想，毕竟前一天晚上刚到家。但我感觉很难受，而且前额滚

    烫。大约1小时之后，我决定回家。也许我得了流感？说不定是在飞机

    上或者是在英国转机停留的时候被传染的。我一向身体不错，很久都

    没病过。睡一觉再说吧，也许明天就好了。

    第二天早晨，情况并没有好转。高热达到了38.3℃。作为疾控中

    心里的专家，我知道疟疾的初期体征非常类似于流感：高热、头痛、四肢无力、浑身难受。难道我染上了疟疾？有些人在旅途中染上了疟

    疾，却由于误诊为流感而错过了治疗时机，最终因为治疗不及时而失

    去了性命。考虑到这一点，我给疾控中心寄生虫病部门的同事伊莎贝

    尔·格雷罗(Isabel Guerrero)医生打了电话，请她为我做一份外周

    血涂片来检测我是不是感染了疟疾。

    “好的，马上就过来。”她答应道。

    大约半小时后，她到了我家，在我的手指上扎了血，涂到了载玻

    片上。她说一拿到结果就通知我。

    1小时左右之后，她打来电话：“您没有感染疟疾。”

    心里的一块石头终于落了地。好吧，既然只是流感，熬一熬也就

    过去了。这时候，我已经开始有点轻微的咳嗽。

    第二天是星期三。这天早上，病情并未好转。虽然感觉不太糟

    糕，但是高热还在。我的妻子说服了我去找感染疾病方面的专家卡尔

    ·佩利诺(CarPerlino)医生。他给我做检查的时候，却发现一切正

    常：不仅退热了，连血液化验的结果全都正常。又过了一天，星期四，高热再次发作，轻微的咳嗽还在继续，我

    在床上躺了一整天。那天晚上我做了一个栩栩如生的噩梦，仿佛是有

    人在追赶我，我吓出了一身冷汗，床单也湿透了。尽管还有点神志不

    清，但我马上就明白了自己患的是什么病：伤寒!我刚刚从印度和孟

    加拉国旅行归来，那里的食物受到人类排泄物污染的情况司空见

    惯……症状在大约一周后出现……持续的发热，而现在情况更糟了

    ——不确定的体征。以上种种，正是伤寒的特征。

    星期五早晨，我依然非常虚弱。高热达到了40℃。我甚至没有力

    气扣上衬衫纽扣，在车里也必须靠着车窗才能坐直。我知道，如果不

    接受抗生素治疗，我有10%～20%的可能会死去。疼痛、流汗、乏力、食欲不振——我病得不轻。汽车驶过清晨的街道，路旁是盛开的木兰

    花，正是一年大好春光。我坐在车里暗自思忖：我才31岁，假如现在

    就离开这个世界未免太过遗憾。

    再次来到医生的办公室，我蜷缩着身体，阵阵发抖，他们不得不

    用轮椅推着我。我唯恐佩利诺医生不理解病情的严重性，随随便便就

    把我打发回家。讽刺的是，我明明知道医院是一个危险的地方，最好

    能躲就躲——患者可能会从病床上跌下来、吃错药、染上新的疾病

    ——但当时我急切地想要住院接受治疗，而不愿回家。

    幸运的是，佩利诺医生看了我一眼就马上同意接收住院。同样讽

    刺的是——我在疾控中心的主要工作是监控沙门菌在美国的蔓延，全

    美各地的医生都会来电向我咨询沙门菌的疫情与治疗情况。在这个医

    院里，对于要用哪种抗生素，医生也来征询我的意见。伤寒主要是由

    伤寒沙门菌(Salmo-nellatyphi)引起，可以用氨苄青霉素来治疗。

    氨苄青霉素是青霉素的增强版，曾救过数百万人的性命。不过，它有

    一个严重的问题：自从1980年氨苄青霉素得到广泛使用以来，许多伤

    寒沙门菌都对它有了耐药性。因此，氨苄青霉素可能压根儿没有效

    果。

    于是，我推荐了一种较新的磺胺类药物，叫作复方新诺明(co-

    trimoxazole)。它是60年代开发出的两种药物的结合体，在80年代对

    各种伤寒沙门菌依然非常有效(尽管将来还是会出现耐药性，这是不

    可避免的)——显然，我虽然发热还是能够清晰地思考。鉴于我的病

    情如此严重，即便我对伤寒的诊断并不正确，医生也必须使用某种抗

    生素进行治疗，以免致病细菌在血液里散播开来。医学院的学生取了我的血样，送去了医院实验室。如果我得的真

    是伤寒，那么伤寒沙门菌将会在培养基上生长。采集血样之后，他们

    准备了一袋子复方新诺明的点滴开始给我静脉注射。我知道，情况现

    在开始好转了——我死去的可能性正越来越低。这就是抗生素的神奇

    之处，人们在20世纪30年代就意识到了这一点。

    我睡了长长的一觉。但是到了第二天早晨，情况并未改善，我依

    然浑身疼痛，难受得要命。我问护士：“血液培养的结果怎么样？”

    “什么也没有。”

    难道我搞错了？也许这不是伤寒？但是到目前为止血液样本只培

    养了约12小时，也许是培养的时间还不够长？处于一个既是病人又是

    医生的尴尬位置，我提议继续培养观察。他们同意了。

    第二天早晨，医护人员来到我的房间：“培养物长出来了，结果

    是阳性——你的血液里确实有沙门菌。”

    所以这确实是伤寒。

    又过了一天，传来了一个令我有点意外的消息。这些细菌并不是

    伤寒沙门菌，而是副伤寒沙门菌(Salmonellapa-ratyphiA)，基本上

    就是伤寒沙门菌的孪生兄弟。教科书里讲过，这两种病菌极为相似，难以区分。

    经过治疗，尽管有些许并发症，但我的情况终于出现好转，并日

    益康复。一周之后，我出院了。我又在家休养了一周，然后重新回到

    了工作岗位。在家生病一周、住院一周、在家休养一周——前后三

    周，算得上是一场大病了。倘若没有复方新诺明我会怎样呢？每次想

    到这一点我都有点后怕。

    几年之后，我和一位在亚洲工作多年的同事谈起这件事，回忆起

    自己在生病前唯一的一次饮食疏忽：一个炎热的夜晚，我在孟买闲

    逛，看到街边有个卖西瓜的小贩。他的摊子上已经切开的西瓜看起来

    不太好，于是我请他从没有打开的瓜里切一牙。我以为这样会更安

    全。这距离我生病大约九天——典型的潜伏期。

    “没错，”我同事说道，“就是西瓜惹的祸。”“你看，”他告诉我，“在印度，西瓜是论斤卖的。因此瓜农会

    往西瓜里注水，好让西瓜更重。水从哪里来的呢？就是他们瓜田的河

    水和溪水呀。”

    西瓜被人类的排泄物污染了——想到这里我就反胃。伤寒携带者

    的粪便污染了水源和食物，你在进食或饮水的时候便感染了这种病。

    这令我想起一位著名的伤寒携带者——玛丽·马纶(MaryMallon)，她更为人所知的名字是“伤寒玛丽”。1900年左右，她从爱尔兰移民

    到美国，在纽约附近的一个大户人家当厨师。后来这一家暴发了伤

    寒，她不得不另觅东家，不久这一家也暴发了伤寒，于是她又得再换

    东家——事实上，她每换一个地方就引起这个地方暴发一场伤寒。我

    们并不清楚她是否意识到了自己正是传染源，因为那时候伤寒相当普

    遍，医院的病房里到处都是痛苦的伤寒病人，约14的伤寒患者死去。

    一位名叫乔治·索珀(George Soper)的医学侦探，非常老练，他根

    据伤寒暴发的线索追踪到了玛丽，并要求她保证再也不做厨师。她是

    一个伤寒携带者，但是她自己对此毫无知觉，也毫无症状——散播病

    菌的携带者并不一定是患者。

    玛丽拒不相信她与先前发生的伤寒有任何瓜葛，不久，她就趁着

    假释的机会逃之夭夭，这又导致了一连串新的伤寒暴发。索珀侦探再

    次找到了她。这真是左右为难：玛丽自己非常健康，但她对人群的威

    胁不亚于一个连环杀手。伤寒不是小病，经她之手的饭菜会致人于死

    地。最终，法院做出了判决：玛丽被判在纽约东河的北兄弟岛上终生

    监禁，虽然她至死都认为自己是无辜的。若是在今天，我们完全可以

    用医学手段彻底消灭她所携带的病菌——只要摘掉她的胆囊，并让她

    服用抗生素。而且受她传染的伤寒患者也可以通过抗生素来治愈，正

    如我所经历的那样。

    时光如白驹过隙。1992年5月，我应邀在一个感染性疾病学术会议

    上作报告。这次学术会议的重点在于探讨我们对感染性疾病的理解与

    治疗方面取得的进展。我报告的内容是我们如何将新发现的幽门螺杆

    菌与胃癌这种常见但难以治疗的恶性肿瘤联系起来。我们认为，幽门

    螺杆菌是一种新的病原体。人们对此很有兴趣，想要了解更多进展。

    这次会议在耶鲁大学举行——50年前，美国的第一例青霉素临床

    应用就发生在这里。大会主持人一开场就回顾了当年第一位接受青霉

    素治疗的病人的故事，她的名字叫安妮·米勒(Anne Miller)。1942

    年，这位33岁的护士在流产之后重病缠身——她高热达到了41.6℃，神志不清，浑身上下都是链球菌感染的症状，这种状态已持续了近一

    个月。她得的是产褥热(child birth fever)，医生称之为“产妇感

    染”(puerperal pesis)。这是一种臭名昭著的疾病，夺走的往往是

    流产或分娩之后年轻女性的生命。米勒女士的意识时有时无，濒临死

    亡边缘。

    但是幸运女神眷顾了她，她的医生竟弄到了一点青霉素——这是

    世界上第一批量产的青霉素，产量极微，有市无价。药物先被紧急空

    运到康涅狄格州，当地州警再马不停蹄地送到耶鲁的纽黑文医院，米

    勒女士在病榻上接受了青霉素治疗。

    几个小时后她的状况就开始好转——高热退了，神志清醒了，也

    可以进食了。不到一个月，她就完全康复了。这是科学的奇迹!而带

    来这奇迹的正是那通过静脉注射进米勒女士身体的5.5克青霉素——只

    有一茶匙那么多。当时青霉素极为短缺，因此人们将她的尿液收集起

    来运回至新泽西州的默克医药公司。医药公司从尿液中提纯出残留的

    青霉素，再供其他病人使用。

    随着主持人回顾这充满戏剧性的故事，讲述青霉素救命的细节，听众都屏住了呼吸，会场里真是静得连一枚针掉到地上都听得到。然

    后，主持人顿了一顿，说道：“现在，有请这位病人起立。”

    我四下张望。在第三排，一位娇小而优雅的老太太站了起来。她

    满头银发，神采奕奕地环顾会场，向在场的人致意。她就是安妮·米

    勒，已经83岁了，正是青霉素创造的奇迹延续了她50年的生命。时至

    今日我依然记得她腼腆的笑容。她又活了7年才去世，享年90岁。

    当青霉素挽救了安妮·米勒的生命的时候，医学界才刚刚开始了

    解如何克服细菌感染。当时，无论身体的哪个部位出现感染——肺

    炎、脑膜炎、溃疡、尿道感染、骨骼感染、耳鼻喉部的感染，医生使

    用的依然是传统的治疗方法。这些方法的效果微乎其微，甚至可疑。

    当乔治·华盛顿患上咽喉感染的时候，他的医生对他使用了放血疗

    法。当时的医生对这一治疗手段深信不疑，但事实上它可能加速了总

    统先生的逝世。但直到20世纪，仍然有人在使用放血疗法。

    有些治疗手段收效甚微，而许多专利药物的副作用甚至比它要治

    疗的疾病本身更加糟糕。一些药物含有大量的砷。即使外科手术技术

    取得了进步，感染仍然经常困扰着人们，甚至可能使得本可成功的手术前功尽弃。倘若运气不好，一个移除嵌甲的小手术可能使得脚部感

    染，继而不得不切除整只脚。若是心脏瓣膜受到感染呢？死亡率是百

    分之百，比癌症更危险。

    在美国南北战争期间，伤寒与痢疾比子弹夺走了更多士兵的性

    命，没有人能逃过疾病的折磨。加利福尼亚州州长的儿子小利兰·斯

    坦福(Leland Stanford Jr.)也是因为伤寒死在了意大利，年仅15

    岁。斯坦福大学正是因他而得名。第一次世界大战期间，痢疾与伤寒

    比战争本身引起的死亡更多。在1918年和1919年，西班牙大流感在全

    球蔓延，感染了5亿人，将近占世界总人口的14，死亡2000万～4000

    万人，其中大多死于细菌性肺炎引起的并发症。

    在19世纪末20世纪初，科学家们加足马力对抗感染性疾病。他们

    的指导方针是“病菌理论”，该理论认为许多疾病都是由微生物，特

    别是细菌的存在及其活动引起的。

    “病菌理论”的提出要归功于一批杰出的科学家，他们作为各自

    领域的翘楚，为我们开辟了道路。1857年，法国化学家路易斯·巴斯

    德(Louis Pasteur)通过实验表明，发酵及腐败都是由浮在空气里不

    可见的生物体导致的。他证明了肉的腐败是由微生物引起的，而且疾

    病的发生也可以用病菌在人体内的增殖来解释。匈牙利医生伊格纳兹

    ·塞麦尔维斯(Ignatz Semmelweis)发现彻底洗手可以显著降低产褥

    热引起的死亡。英国医生约瑟夫·利斯特(Joseph Lister)引入了新

    的卫生准则，彻底改变了外科手术操作。受巴斯德的启发，他将伤口

    敷料浸入苯酚(煤焦油的一种成分，有消毒作用)，然后敷于伤口，促进愈合。罗伯特·科赫(Robert Koch)，一位德国医生，发展出了

    一套方法来确证特定的微生物是否导致了特定的疾病——这一套标准

    如今被称为科赫法则。他同时也开发出了细菌染色的方法，使得我们

    可以在显微镜下观察到细菌。

    不过，尽管病菌理论加深了我们对疾病的理解，并使得我们改善

    了医疗卫生条件，但它并没有改变治疗方法本身：发现并培养细菌容

    易，消灭它们却是难上加难。另外一位先驱，保罗·埃利希(Paul

    Ehrlich)出现了。他曾在科赫的细菌实验室工作过，研究方向是从染

    料、毒药及重金属里寻找“灵丹妙药”——它们可以针对性地将细菌

    染色，附着在细菌上从而杀死它们。但是没有人想过，看一看大自然里的生命体是如何抵御病原体

    的。不过，我们不能对前人过于苛责，我们也不过到了今天才认识到

    微生物世界的浩瀚。

    正是在科学界普遍秉持着“病菌理论”观念的大背景下，亚历山

    大·弗莱明(Alexander Fleming)——一位来自苏格兰的绅士——在

    伦敦的圣·玛丽医院工作期间做出了一项改变世界的发现。跟他的许

    多同辈一样，他也在寻找可以消灭细菌的方式。当时通行的实验操作

    是这样的：将果冻模样的培养基(由琼脂和加热过的血液组成)倒入

    圆形扁平的透明盘子里——即平板(petridish)——然后接种进细

    菌。这些肉眼看不到的细菌可以利用培养基中的营养物质生长，不断

    分裂增殖，最终，数百万个细菌聚成一团就形成了可见的菌落。将平

    板置于温箱中培养过夜后，便可以得到巨大的、清晰可见的菌落。弗

    莱明打算利用取自白细胞或唾液的酶类杀死这些细菌。

    1928年8月，弗莱明休假去了法国，9月初当他重新回到实验室的

    时候，发现有几块接种了金黄色葡萄球菌的平板忘记丢掉了。在他离

    开的一个月里，这些平板一直放在实验台上。当弗莱明处理这些平板

    的时候，其中一块引起了他的注意。这块平板上面有一块蓝绿色绒毛

    状的斑点，他认得这些是常见的青霉菌(Penicillium)。金黄色葡萄

    球菌在整个平板上都茂盛地生长，形成层层叠叠的金色菌苔，但是他

    注意到这些菌苔在青霉旁边却消失了，出现了一圈透明带——青霉周

    边似乎有什么东西抑制了金黄色葡萄球菌的生长。

    弗莱明毕竟训练有素，马上意识到发生了什么——青霉，作为同

    样可以在琼脂上生长的真菌，产生了某种物质扩散到琼脂里，进而杀

    死了金黄色葡萄球菌。这种物质，即第一种鉴定出来的真正的抗生

    素，以焦土策略彻底清除了细菌。它的作用效果类似于几年前弗莱明

    从唾液中分离到的溶菌酶，因此他认为“青霉汁液”中包含了一种酶

    (类似于溶菌酶)。虽然后来人们了解到这种物质并不是酶，不过，毫无疑问，“青霉汁液”可以破坏细菌合成细胞壁，使它们裂解死

    亡。

    这种神奇的青霉被鉴定为特异青霉菌(Penicilliumno-tatum)。

    事实上，青霉菌的抗细菌效果自从17世纪就为人所知，只是弗莱明或

    者他同时代的医生们对此不知情罢了。古埃及人、中国古代的人以及

    中美洲的印第安人都曾使用霉菌来治疗受感染的伤口。不过，正是弗莱明作为一名科学家经受的训练使得他将民间验方中的真菌带到了科

    学的聚光灯之下。

    在接下来的数月里，弗莱明在从青霉的培养液里过滤分离得到了

    一种富含抗菌活性的液体成分——他称之为青霉素。但是要想得到大

    量的青霉素还有许多困难要克服，并非所有的特异青霉菌都能产生青

    霉素。弗莱明的幸运之处在于落在他平板上的霉菌刚好产生青霉素，但是这种青霉也有一系列问题，包括产率低、不稳定、易分解、见效

    慢。苦于无法找到在医学中应用青霉素的好办法，弗莱明放弃了。论

    文发表之后，他在几个病人身上尝试使用了原始提取出来的青霉素，但没有观察到明显的疗效。最后，他的结论是这个发现没有实际用

    途。

    不过，有人留意到这项工作了。几年之后，一位在德国法本公司

    (I.G.Farben，制造阿司匹林及印纺染料的化工巨头)工作的化学家

    试图寻找可以抑制细菌生长的染料，却失败了。1932年，格哈德·杜

    马克(Gerhard Domagk)发现红色染料(称为Prontosil)可以治疗链

    球菌感染。很快，其他科学家就鉴定出了其中的有效成分，原来是一

    种1908年就被人工合成出来的物质——磺胺。第一种“灵丹妙药”由

    此发现!接下来，人们陆续合成出了一系列磺胺类物质，它们都可以

    持续、稳定地杀菌，并且对人体没有太大的毒副作用。在接下来的数

    年里，医生开始用磺胺类药物治疗感染。但是它们的杀菌范围非常有

    限。这些药物不错，但是还不够好。

    随着第二次世界大战爆发，抗菌药物的需求量激增。成千上万的

    士兵死于战场创伤、肺炎并发症，或者腹部、尿道及皮肤感染。1940

    年，牛津大学病理学系的霍华德·弗洛里(Howard Florey)及厄恩斯

    特·钱恩(Ernst Chain)带领一个研究小组把弗莱明发现的青霉素重

    新找了出来，打算用新的方式大量生产它。彼时的伦敦正受空袭，他

    们于是带着项目来到了纽约，在洛克菲勒基金会的介绍之下接洽了当

    地的好几个医药公司。然而，该项目没有得到大公司的青睐，因为当

    时青霉素研发还处于初期阶段，最好的产率还不到每毫升4个单位——

    与实际所需相比只是杯水车薪。

    于是，英国的科学家们带着他们的项目来到了位于美国伊利诺伊

    州的皮奥里亚。在那里，北方实验室(Northern Regional Research

    Laboratory)新成立的发酵部门正在策划研究霉菌的代谢(发酵)来

    寻找新的发酵用微生物。他们的工作人员很有经验，而且也收藏了大量的霉菌，但是其中可以产生青霉素的霉菌寥寥无几，仅有的几个产

    率也很低。因此他们广下英雄帖，搜集来自各处的霉菌样品——土

    壤、发霉的粮食、水果及蔬菜。他们特地雇佣了一位妇女去皮奥里亚

    的菜市场、面包房及奶酪店收集各种蓝绿霉菌的样品。她的工作做得

    非常出色，以至于人们尊称她为“霉菌玛丽”。最后，一位家庭主妇

    送来的一个发霉的哈密瓜改变了历史。从中分离到的一株霉菌可以产

    生每毫升250个单位的青霉素，其中一株突变体的产量甚至高达每毫升

    5万个单位。今天世界上所有的产青霉素菌株都是1943年分离到的这株

    霉菌的后代。

    科学家们终于摸索出了从这种更强大的霉菌中大量生产青霉素的

    办法。后来，药物巨头辉瑞公司发现可以利用糖蜜大量培养青霉菌。

    等到1944年6月诺曼底登陆的时候，青霉素的产量已经达到了每月1000

    亿个单位。

    青霉素开启了医学的黄金时代。终于，有一种药物可以治疗致命

    细菌引起的感染了。它的疗效如此令人震撼，人们认为它是真正

    的“奇迹”。还有什么病是这种灵药治不了的呢？媒体报道欢

    呼：“我们可以通过干扰细菌的代谢过程来战胜它们。一个崭新的药

    物时代降临了!英国与美国的军事医院有福了!”

    1943年，人们从土壤中的细菌里发现了第一种有效治疗结核分枝

    杆菌的药物——链霉素。然后是更多的抗生素：四环素、红霉素、氯

    霉素、异烟肼，它们联袂带领我们走进了抗生素的新时代。与此同

    时，科学家通过对天然产物的化学修饰制造出了新形式的半合成药

    物，以及完全人工合成的或者非天然的化合物。今天，为了方便起

    见，我们将所有这些药物统称为抗生素，尽管严格意义上的抗生素是

    指一种生命形式为了对抗另一种生命形式而制造的物质。

    这些天然的抗生素以及由此衍生出的药物彻底改变了世界医药卫

    生行业的面貌。许多疾病现在都可以被治愈，这份清单包括致命的脑

    膜炎、心脏瓣膜感染、产褥热，以及慢性骨骼感染、溃疡、猩红热、结核病，还包括性传播疾病，比如梅毒和淋病。上文提到的副伤寒也

    可以使用抗生素治愈，而不必忍受疾病数月的折磨甚至是死亡的威

    胁。治愈同时也是最好的预防，因为每治愈一位病人也就是消灭了一

    个传染源。外科手术也变得更加安全。在手术前使用抗生素可以降低许多手

    术感染的风险。一旦出现感染，马上可以用抗生素来补救。因此，外

    科医生可以尝试更加复杂的手术来治疗许多疾病，比如切除脑瘤、矫

    正畸形的四肢、唇裂整形，等等。可以说，没有抗生素就不会有体外

    循环心内直视手术、器官移植或者体外受精。

    类似地，使用化学疗法治疗癌症往往会削弱身体对抗感染的能

    力，导致细菌感染。若是没有抗生素，大规模的化疗将变得过于危

    险，白血病及许多癌症都将成为不治之症。

    1950年，中国政府决定消除梅毒。数以千万计的人接受了长效青

    霉素治疗。这种大规模的公共卫生运动奏效了，多年的顽疾在中国几

    乎绝迹。经过类似的运动，非洲也基本上消除了一种与梅毒相关的古

    老疾病——雅司病。

    抗生素药物为何如此神奇？大致说来，它们的作用原理有三种。

    第一，正如青霉素以及它的衍生物所表现的那样，它们进攻的是细菌

    制造细胞壁所需要的部件。一旦细胞壁受损，细菌细胞就会死亡。有

    趣的是，失去了细胞壁的细菌往往会“切腹自杀”。我们尚不清楚它

    们自杀的生物学原因，但是诸如青霉菌的真菌在自然选择的过程

    中“学会”了利用细菌的这些弱点，制造了这些抗生素。第二，抑制

    细菌合成蛋白质。对于细胞而言，蛋白质至关重要。细菌细胞需要蛋

    白质来执行一切重要功能，包括消化食物、构筑细胞壁、运动、繁

    殖、抵御入侵者与竞争者。这类型的抗生素直接作用于蛋白质合成的

    部件，使细菌严重受损，但它们对人体细胞的蛋白质合成没有多大影

    响。第三，扰乱细菌分裂繁殖的能力，破坏它们的增殖过程。一旦细

    菌的生长受到了抑制，它们的威胁就大大降低，宿主便来得及积累足

    够的免疫反应清除它们。

    严格来讲，抗生素是生物体(包括真菌与其他细菌)合成的天然

    物质，这些生物体想利用抗生素来消灭它们的竞争对手，包括它们的

    细菌邻居们。在亿万年的生存斗争中，一些微生物制造出各式各样的

    抗生素，发动了千千万万种攻击，而另一些微生物见招拆招，演化出

    了万万千千种防御手段，后者构成了细菌耐药性的基础。自古以来，这就是“魔高一尺，道高一丈”的军备竞赛。不过，对人类而言，发

    现抗生素就好比是获得了原子弹，从根本上改变了这个竞技场。有趣

    的是，抗生素与原子弹几乎是在同一时间登上了历史的舞台：两者背

    后的科学进步都肇始于20世纪30年代初，也都在40年代投入实际应用。我们曾对原子弹寄予厚望，认为它们是万应灵药，可换得永世和

    平；类似地，我们也曾认为抗生素可以一劳永逸地解决细菌感染。虽

    然它们都有一定的益处，但是都没有兑现当初的许诺——这恐怕永远

    也不会实现。原子弹也好，抗生素也罢，都只是工具，而引起人与人

    之间、人与细菌之间发生战争的根本原因并未消失。

    随着抗生素的使用越来越广，少数副作用开始显现，不过大多数

    都很温和——无非是肚子疼上几天，或者出现过敏性皮疹。绝大多数

    时候，一旦停药，这些副作用就会随之消失。有少数人对青霉素有比

    较严重的过敏反应，甚至可能致命。但是，因青霉素过敏而死的概率

    其实比被闪电击中的概率还要低。总之，青霉素是一种相当安全的药

    物。

    其他抗生素的副作用要更明显。有些会损伤听觉神经，有些会在

    儿童的牙齿上留下斑点。20世纪50年代广为使用的氯霉素，在极少数

    情况下会抑制骨髓细胞的造血功能——每4万例使用者中会有一人因此

    丧生。对于非常严重的感染，药物过敏引起的死亡率要远远低于感染

    引起的死亡率。但是在某些情况下，数十万的健康儿童，仅仅是因为

    轻微的喉咙疼就接受了氯霉素治疗。对他们而言，风险明显大过收

    益，况且还有许多其他的抗生素可以使用。因此，医生立即停止了对

    儿童使用氯霉素。尽管如此，多年以来，我都告诉我的学生，如果我

    被困在一个荒岛且只能随身携带一种抗生素，我会选择氯霉素——它

    就有这么厉害!

    人们没有想到，有些强效抗生素也会有副作用，只是要经过很长

    时间才会显现出来。传统观念从来不考虑它们。如果病人在服药后的

    几天到几周内没有什么过敏反应，我们就认为这种药物是安全的。

    从20世纪下半叶到现在，我们见证了医学方面许多伟大的进步，其中大部分都得益于抗生素的使用。这初看似乎并没什么危害，我们

    后来才尝到苦果。第六章 抗生素的滥用

    如何描绘那已经逝去的黄金时代？那是1945年，第二次世界大战

    刚刚结束——正义终于战胜了邪恶，一个更加公正合理的社会已经降

    临，美国人对未来充满了信心。这是大量生育的年代——我自己也

    是“婴儿潮”的一员。在第二次世界大战后的5年里，美国人购买了

    2000万台冰箱、2140万辆汽车、550万个厨灶。那个时代诞生了许多新

    兴事物：特百惠、轿车的尾翼、不断扩展的城郊、快餐店、电视机，当然，还有神奇的抗生素。

    抗生素如此有效，而且看似没有风险，医生和病人都开始琢磨：

    这个问题可以用抗生素来解决吗，比如尿道感染、鼻窦炎不适、口腔

    感染，甚至是严重痤疮带来的“面子问题”？这个疾病可以用抗生素

    治疗吗，比如囊肿纤维症？答案往往都是：可以。

    抗生素的收益有时非常大，比如在某些手术前使用抗生素来预防

    感染。但在其他时候，收益则小得多。不过，既然抗生素没有什么毒

    性，而为此付出的代价又微乎其微，那么即使是一丁点好处也是值得

    的。正因为如此，数十年里，牙医都给心脏杂音的患者提供抗生素，以避免心脏瓣膜受感染，尽管这种可能性非常之低。

    我并不怀疑抗生素对少数疾病相当有效。这些疾病包括肺炎、产

    褥感染、脑膜炎以及其他严重的感染性疾病。我的质疑针对的是另外

    一些情况——数百万健康人群或者轻度感染的患者，他们本无大碍，只是流鼻涕或者皮肤感染，却也在使用抗生素。仅在美国，每年就有

    数以百万计的人从医生那里领到了含有抗生素的处方，而且年年如

    是。

    在接下来的篇章里，你将看到这些问题在孩子身上更加严重。他

    们在许多方面更加脆弱，这是我们始料不及的。

    抗生素滥用的一个最明显的例子是上呼吸道感染。家有儿女的父

    母对这种疾病的症状相当熟悉：喉咙疼、流鼻涕、耳痛、鼻窦疼痛、浑身不舒服，有时还伴有发热。大多数儿童在两三岁前每年都会经历好几次上呼吸道感染；到了3岁，80%以上的儿童都患过至少一次比较

    严重的中耳感染；到了7岁，40%以上的儿童都经历过至少6次类似的耳

    部感染。

    确实，无论大人还是小孩，我们每个人每隔一段时间上呼吸道都

    会感染。只要我们生活在人群之中，这就是不可避免的。其他人的咳

    嗽、喷嚏甚至正常的呼吸都会释放出微生物的烟雾，而我们时刻都生

    活在它们周围。作为群居动物，大多数人都渴望生活在我们的亲人、朋友、同学之间。当科学家去南极进行科学考察时，上呼吸道感染会

    在他们中间流行一两个月，然后自行消退。就像在人类以狩猎和采集

    为生的时期那样，传染病一旦将所有的易感人群都感染遍，也就走到

    了尽头，因为它们再也没有新的宿主可以感染了。只有当下一班飞机

    或轮船带来新的人群以及新的传染性微生物，这一循环才重新开始。

    但是你猜怎么着？上呼吸道感染主要是由病毒引起的。超过80%的

    病情可以追溯到一系列叫起来很拗口的病毒，比如鼻病毒、星状病

    毒、间质肺炎病毒、副流感病毒(所谓的“计算机病毒”也是因类似

    于人类病毒而得名)。当我们感染了上述任何一种病毒，我们都会说

    我们着凉了或者感冒了。但是熬过几天的不舒服——症状可能从轻微

    到严重，因人而异——几乎每个人都逐渐康复。这种疾病是“自限

    性”的，即使是顽固的咳嗽几周之后也会自然消退。但是如果你已经

    连续一周不停地咳嗽，似乎看不到尽头，你可能会向医生求助：“受

    不了了，快给我开点抗生素吧!”但是事实上，抗生素对治疗这类病

    毒感染没有任何帮助。

    医生诊断感染性疾病，第一个要查明的问题就是，它由细菌还是

    病毒引起的。细菌具有细胞，它们会摄食、移动、呼吸、繁殖。只要

    给细菌提供合适的营养与栖息地——无论是温暖的角落，还是冰川、火山——它们就会繁衍生息。

    相比之下，病毒要小得多，也简单得多。病毒只能在细胞内生

    活。它们无法自主繁殖，只能“绑架”一个宿主，通过劫持宿主细胞

    的生命元件来传播后代。有时候，病毒会在宿主细胞里潜伏数十年，另外一些时候它们会杀死宿主细胞——有些病毒两者都会干，视具体

    情境而定。

    因为病毒不像细菌那样具有细胞壁，所以诸如青霉素之类的抗生

    素对它们不起作用。它们依赖于宿主细胞合成蛋白质，因此你必须抑制后者才能阻止病毒。一旦病毒寄生于人类细胞内——许多常见病毒

    包括感冒病毒、疱疹病毒、流感病毒都会这么干——我们就无法抑制

    宿主细胞的蛋白质合成，因为宿主正是我们人类自己。我们不可能去

    扼杀自己的细胞。有少数药物会干扰病毒进出细胞或者繁殖的过程，比如用于治疗疱疹病毒的阿昔洛韦(acyclovir)，以及干扰艾滋病病

    毒生命周期的某些药物。尽管人们能抑制病毒，但是真正可以治愈它

    们的药物很少。相比之下，抗生素可以治愈绝大多数细菌感染。

    不过，只有不到20%的上呼吸道感染是由细菌引起的。在这种情形

    下，状况变得更为复杂，因为在喉咙和鼻腔生活的可能是永久居民，可能是临时旅客，还可能介于两者之间，有点像是长期的租户。其中

    重要的几种细菌包括：肺炎链球菌(Strept ococcuspneu moniae，又

    称为thepneumo-coccus)，它们是上呼吸道和肺部最常见的病原体，在上呼吸道会引起耳部感染，在肺部会引起肺炎；A群链球菌(Stre

    ptococ cuspyogenes)，又称为化脓性链球菌，会引起“链球菌型喉

    炎”；金黄色葡萄球菌(Staphy lococcus aureus)，会引起绝大多

    数 严 重 的 葡 萄 球 菌 感 染 ； 流 感 嗜 血 杆 菌 ( Haemo philusin

    fluenzae)，它一般引起耳部感染，偶尔也引起儿童脑膜炎，好在我

    们已经有疫苗可以预防这种感染了。

    上述4种细菌多见于上呼吸道感染，但是这往往需要一个过程。有

    时候的确是它们引起了感染，不过更多的时候罪魁祸首并不是它们。

    这种看似矛盾的局面是由于这些细菌已经在我们和孩子们的身上寄居

    很久了。虽然它们的名字听起来怪吓人的，但它们并没有感染我们，而只是在其中寄居着，这对我们身体并没有伤害——这一点至关重

    要，但我们常常忽略它。

    寄居意味着这些细菌仅仅在人类身上或体内生活，而并没有给你

    造成什么伤害。寄居固然是引起绝大部分疾病的先决条件，但是它本

    身并不一定会造成疾病。大多数被细菌寄居的人都非常健康。例如，你可能从未注意到金黄色葡萄球菌在你的鼻腔里寄居了一辈子。如上

    所述，对大多数人而言，这些细菌只是我们身上微生物群落的一部

    分。简而言之：我们的鼻腔和喉咙里生活着庞大的细菌群落，有些比

    较友好，也有一些会引起疾病。

    此外，有证据表明，某些细菌可以通过抑制潜在的病原体，或者

    调控免疫系统来保护人体的健康。最有趣的一个例子是一类生活在人

    类口腔里的甲型溶血性链球菌属细菌(Viridanss treptococci，这是多种未明确鉴定细菌的统称，因此没有用斜体表示——译者注)。人

    们一开始误认为它们是引起心脏瓣膜感染的病原体，后来才逐渐认识

    到它们是口腔内的正常居民，只是偶尔才会进入血液，并在受损的心

    脏瓣膜上逗留。现在我们知道，如果我们将致病性的A群链球菌与无害

    的甲型溶血性链球菌混在一起，后者将会胜出。这意味着，这些微生

    物可以帮助我们抵御致病性链球菌。因此，这类细菌虽然有时会成为

    病原体，但在大多数情况下都是我们健康的守护者。这个相当辨证的

    案例为我们考虑人体内生活的细菌提供了一个重要模型。

    现在回到正题，潜在的呼吸道病原体何时会引起儿童疾病？如果

    儿童生病了，什么时候需要接受抗生素治疗？要回答这些问题，我们

    先得了解另外一个问题：你的孩子有多健康？如果他们还有另外一种

    感染，比如“胃肠型感冒”，或者免疫系统承受着压力，比如一种过

    敏阻断了咽鼓管，那么这时候，你的孩子就更容易患上严重的耳部或

    者胸腔感染。在极少数情况下，这些疾病会引起更严重的并发症，比

    如肺炎或乳突炎(mastoiditis，一种外耳道感染)。

    那些看起来健康的孩子也可能被感染。假如你生活的镇上有1000

    个孩子都接触了同样的呼吸道病毒或者细菌——在冬天这是常有的事

    ——这势必将会引起一系列后果。有些孩子可能只是携带者而毫无症

    状，有些孩子可能过了一天才有反应，有些则需要过两到三天。在四

    五天之后，患病的人数开始减少，但是有少数几个总是恢复得比较

    慢。整体分布遵循一种我们熟悉的钟形曲线：少数不生病、大多数生

    病并且病情严重程度遵从正态分布、少数病得很厉害。

    医生可以识别出感染的严重程度，却很难预测病人恢复的快慢。

    尽管病得厉害的人只是少数，只占5%～10%的比例，但60%～80%喉咙痛

    或者耳朵疼的孩子在跟随父母去见医生的时候都领到了抗生素的处

    方。可见医生往往也并不确定这些疾病是细菌还是病毒感染。

    医生见到上呼吸道感染就习惯性地开出抗生素。他们这么做有一

    个很好的理由——担心风湿热。这是一种非常严重的炎症疾病，很像

    风湿病，而且往往是在咽炎链球菌感染没有得到治疗之后的两到三周

    里发生。这会引起灾难性的自身免疫病，一旦针对这种链球菌产生的

    抗体与儿童的心肌、关节、皮肤或大脑细胞“交叉反应”，后果不堪

    设想。在抗生素出现之前，每300个患有链球菌感染的孩子里会出现1例

    风湿热，如果这种链球菌非常厉害，这个比例会高达130。时至今

    日，医生给链球菌性喉炎患者开抗生素，并不是为了缩短感染时间

    ——它在这方面的效果微乎其微，主要还是为了避免风湿热。大多数

    人，甚至包括一些医生，都没有意识到，在这种情况下使用抗生素主

    要是为了预防，而非治疗。

    不过这里有一个问题。儿童的咽喉里一直都有A群链球菌，冬天尤

    其显著。这种状况可能持续数月，在此期间他们只是健康的携带者。

    但是假如与此同时你的孩子染上了普通的感冒病毒，并且喉咙开始

    痛，你带着孩子去见医生，医生做了一个喉部微生物培养检查——好

    家伙，A群链球菌出现了!于是，医生就“合情合理”地开了预防风湿

    热的抗生素，哪怕感染实际上是由病毒引起的。

    即使是由细菌引起的链球菌性喉炎，其病程也往往都很短暂，几

    乎所有的孩子在一两天之内都会好转。但如果你的孩子在病情好转之

    前服用了抗生素，你恐怕就会认为是药物起了作用——这是典型

    的“将相关性混淆为因果性”的例子。服用阿莫西林与你的孩子开始

    康复明显相关，但是这并不意味着是药物带来了康复。

    那么，医生是如何区分轻度的细菌或病毒感染与更严重的感染

    呢？或者他们如何区分寄居与感染呢？这个问题至关重要，因为这个

    问题的答案将决定我们要如何控制抗生素的滥用——但不幸的是我们

    目前尚不清楚这个答案。那些行医多年敏于观察的临床医生知道，在

    绝大多数情况下，那些患上了更严重并发症的儿童会有特定的报警迹

    象：他们会烧得更高，症状持续的时间会更长，白细胞数量更加异

    常，而且他们看起来更糟糕。不过很多时候，这都是一个难以得出准

    确结论的灰色地带。

    但这是一个重要的灰色地带。除非医生可以轻易地区分是病毒还

    是细菌导致的喉部感染，否则他们将一直采取更保守的策略。此外，医生的日程表往往都排得很满，他们可能只有20分钟诊断一个孩子，期间还得填好所有的手续。由于缺少快速、廉价又准确的诊断手段，再加上时间紧迫，抗生素的滥用就这么发生了。一些最新的诊断手段

    或可改善状况，但是过于昂贵，目前用得极少。

    此外，医生还有被告上法庭的顾虑。假如他们没有及时治疗儿

    童，后果很严重，怎么办？他们将如何回答律师的质问：“在这个孩子的耳部感染恶化成脑膜炎并导致他她半身不遂之前，你为什么不给

    他她使用抗生素？”

    上述这些复杂的利害关系一直都在发挥着作用，范围之大，前所

    未有，涉及世界上好几代的孩子们。这个循环在不断重复，甚至愈演

    愈烈。当数百万儿童接受了大量的抗生素来治疗他们本来没有的细菌

    感染，这会带来什么样的麻烦？后果不堪设想。

    抗生素的使用量非常巨大，而且还在逐年攀升。1945年，发表在

    《临床探索学报》(Journal of Clinical Investi-gation)这一著

    名刊物上的一篇文章报道了青霉素治疗64名肺炎患者的惊人疗效。如

    此大范围的治疗产生了极为神奇的效果。但是到了2010年，美国的医

    疗人员开出了2.58亿例抗生素，超过100万倍的用量差异。这相当于每

    1000例处方当中就有833个含有抗生素。我们不知道是否每一例开出的

    抗生素确实被使用了，不过大多数应该都用了。家庭医生开出了25%的

    抗生素，紧随其后是儿科医生和内科医生。牙医开出了10%，相当于每

    年2500万例。

    两岁之前的孩子是抗生素的最大消费者：每人每年平均使用了1.4

    例。这意味着，平均而言，美国儿童在生下来的头两年内接受了将近3

    次抗生素治疗。在接下来的8年里，他们还将平均接受8次抗生素治

    疗。根据美国疾病控制与预防中心的统计数据推算，平均而言，美国

    的孩子在20岁之前将接受17次抗生素治疗。这不是一个小数目，但是

    与之前对美国及其他发达国家的研究结果一致。

    20～40岁之间的青年们平均接受了13次抗生素治疗，这意味着他

    们在40岁之前接受了30次抗生素治疗。这是平均而言。当然，有人用

    的多些，有人少些，但是潜在后果非常严重。许多年轻的女性将会成

    为母亲，为她们所哺育的下一代提供最初的微生物群系。我们稍后将

    探讨这个问题：抗生素使用如何影响了人体微生物的代际传播。

    抗生素的滥用引起了诸多问题，最先引起人们注意的是耐药细

    菌。简单来说，我们越经常对自己或孩子的身体使用抗生素，我们就

    越可能选择出能够耐受这些抗生素的细菌。许多人对耐药性的理解有

    所偏颇：有人误认为是“人体本身对抗生素耐受了”，而实际上是人

    体携带的细菌变得能耐受抗生素了。下面是耐药性出现的一种可能方式：一个受了感染的孩子服用了

    抗生素，比如说阿莫西林，青霉素的一种衍生物，在许多国家是儿童

    最常用的抗生素。当阿莫西林(通常是粉红色的液体，颜色很像泡泡

    糖)被儿童服用之后，经肠道吸收进入血液，而后随血液运送到所有

    组织器官，包括胃、肺、嘴、喉咙、皮肤、耳朵以及女孩子的私处。

    这样，人体各处的细菌都会接触到阿莫西林并被其消灭——要知道，阿莫西林属于所谓的广谱抗生素，能杀灭许多种细菌。

    但这正是症结所在：总有些微生物是无辜的受害者，而且数量非

    常之多。所有的细菌群体里都有易感菌株和耐药菌株。抗生素在消灭

    病原体的同时也消灭掉了身体内那些易感的群体。这就像是在本该使

    用激光定位精确打击的时候使用了地毯式轰炸。

    于是麻烦来了——当易感菌被清除，耐药菌株的群体会扩大。因

    为周围的竞争者寥寥无几，这些耐药细菌就此兴盛，其中既包括病原

    体，也包括许多无害的细菌。

    细菌对抗生素的耐药性一般以两种方式在细菌群体内传播。首

    先，已经获得了耐药性的菌株不断地生长繁殖，产生同样具有耐药性

    的后代——这称为垂直传播，就好像基因从祖辈传到父辈再传到子

    代，依次下去，子子孙孙无穷匮矣。只要抗生素出现在环境中，具有

    耐药性的细菌就表现出类似的行为——它们持续地分裂、繁殖、传递

    基因，而易感的细菌则被抑制或者消灭。

    耐药性基因同样可以通过细菌之间的性行为传播——我们称之为

    水平传播。有些细菌“洁身自好”，然而许多细菌却“放荡不羁”，一天到晚都在“交配”。不过，细菌的交配可能并不是你想象的那样

    ——两只细菌在沙发上嘿咻。事实上，它们可以像交换棒球卡片一样

    交换基因，而其中一些卡片可以赋予它们对抗生素的耐药性。当耐药

    基因出现，而且抗生素也在环境之中时，自然选择会留下那些具有耐

    药基因的菌株，它们进而大量繁衍。因此，幸存下来的细菌就适应了

    这些抗生素，药物不再有效。只要抗生素还存在，它就会继续筛选耐

    药性菌株。

    细菌耐药性出现的过程颇富教益。少量的阿莫西林足以杀灭大多

    数肺炎链球菌，但不是全部。比如说吧，在一个含有100万个肺炎链球

    菌的群体中，有1个细菌产生了可以耐受阿莫西林的基因突变。当然，它纯粹是偶然出现的。当其余999999个对阿莫西林敏感的细菌被消灭之后，这一个仅存的细菌繁衍生息，很快就填满了它的生存环境。它

    成了新生代的鼻祖。接下来，由于偶然的机会，这种耐药细菌通过咳

    嗽或者喷嚏传给了另外一个儿童。现在设想一下第二个儿童也接受了

    高剂量的阿莫西林。同样的，所有对药物敏感的肺炎链球菌都死掉

    了。现在，从这些本来就具有耐药性的细菌之中，一个更具耐药性的

    变异体幸存了下来，繁衍生息，如是往复。

    耐药性的传播，可能是点滴积累，也可能是突然发作。有时，一

    株细菌通过性行为从另一株具有耐药性的细菌那里一步到位地获得了

    耐药基因，从而对一系列的抗生素都具有了抵抗力。而大多数情况

    下，这种耐药基因是从另外一株经历了抗生素但幸存下来的细菌那里

    获得的。

    如果我们一发现孩子们的鼻腔或喉咙里有肺炎链球菌——无论这

    些细菌是否真的有害——就给他们服用阿莫西林，那么细菌出现耐药

    性是不可避免的。它未必在每个儿童身上或者每次用药的过程中都出

    现。有时候变异体没有出现，有时候它们出现了，但是长势不太好，无法传播给其他儿童。这有点儿像赌博——在任何单个孩子身上，或

    者任何群体里，偶然性都发挥着巨大的作用。具有耐药性的细菌可能

    以失败告终，被赶尽杀绝——大多数时候可能都是如此，但是有些耐

    药细菌会存活数年。在后面的篇章里，我将讨论我们对此所做的研

    究。但总的来说，正是以这种方式，在近几十年里，青霉素的耐药性

    已经缓慢且不可阻挡地蔓延开来。然而这只是冰山一角，针对大环内

    酯类药物(比如红霉素、克拉霉素和阿奇霉素)、四环素类药物(比

    如多西环素)、氟喹诺酮类药物(比如环丙沙星)，以及硝基咪唑类

    药物(比如甲硝唑)的耐受性菌株都在增加。

    另外一个问题是父母对此并不知情，或者也不太关心耐药细菌在

    人群里的传播。回到耳部感染这个例子，在医生办公室内的对话可能

    是这样进行的：

    医生：您的孩子最近不大乖，是因为耳朵在发炎。

    母亲：我估计也是，因为她以前可乖了!您可以给她开点抗生素

    吗？

    医生：呃，这种症状80%都是病毒感染，抗生素不管用。母亲：那不是还有20%的可能是细菌感染吗？所以请您还是开点抗

    生素吧。

    医生：哎，抗生素滥用目前是个大问题。用得越多，耐药性越

    强，而且耐药细菌会传播到周围其他人身上。

    母亲心里盘算了一下，周围其他人就意味着其他的儿童，但是她

    的女儿有20%的可能是细菌感染：“反正抗生素对人也没啥害处，我不

    想在女儿身上留下遗憾。”

    医生也迅速盘算了一下。确实是这样，抗生素也许不能帮上忙，但也没有害处：“好吧，我给她开10天的阿莫西林。”

    第二次危机已经逼近。由于我们滥用抗生素，细菌产生了越来越

    强的耐药性，局势愈发严峻。与此同时，医药公司并没有及时开发出

    新的抗生素。换言之，在这场“军备竞赛”中，我们落后了。时至今

    日，有些感染到了无药可救的地步——这种情况今后可能越来越多。

    按照其作用范围，抗生素有窄谱与广谱之分。所谓“谱”，就是

    其作用范围的大小。窄谱，即仅对少数种类的细菌起作用；广谱，即

    可以消灭许多不同种类的细菌。大多数医药公司都偏爱广谱药物，因

    为适用范围越广，销量也就越大。医生也偏爱广谱药物，原因在于

    ——有时候很难确认感染是由链球菌、葡萄球菌还是大肠埃希菌引起

    的，而广谱药物可以一网打尽。但是这也有一个严重的短板：范围越

    广，也就越容易筛选出耐药细菌。

    显然，抗生素使用得越多，细菌的耐药性就出现得越快，每一种

    抗生素的有效使用周期就越短。在抗生素发现的初期，科学家通过不

    断地开发新药，一般都可以占得上风。但是现在，新药开发的渠道日

    渐闭塞，那些“容易被开发”的抗生素已经都发现了。就像改变蛋糕

    上的各色缀，大多数医药公司不断对它们已有的抗生素配方进行微

    调，但没能再发现新的抗生素。

    对医药公司来说，投入巨资不辞辛苦地开发新药已经成了一件得

    不偿失的事情，尤其是在新药只有比较窄的作用范围的情况下。医药

    公司希望开发的是数百万人可以常年使用的药物，比如治疗高血压、高胆固醇、糖尿病的药物——这些才是摇钱树。如果一种药物每年只有几千人使用，而且一次只用几周的时间，那么，在当前的经济模式

    下，它们是不可能被开发出来的。

    几年前，当我还在美国传染病学会任职的时候，我的工作之一是

    说服美国国会通过法案以疏通闭塞许久的抗生素开发渠道。对于新药

    短缺一事，我们传染病学会的同仁们一直都非常关切，而且我们都明

    白这得花费数年的时间。我们不可能等到一种可以耐受所有抗生素的

    超级传染性细菌出现之后再采取行动——那样就来不及 ......