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聚焦"細菌":我們人類永遠死磕的宿命對手(組圖)
關鍵詞： 黏菌 窄譜抗生素 1941年 作用位點 家族的誕生 產氣桿菌 頭孢菌素類抗生素 細胞存活 真細菌 細菌細胞
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細菌是人類永遠的對手，即便在培養皿中也要慎重對待
電影《天外來菌》，讓人們更加深刻地認識了細菌
顯微鏡下的細菌，竟然是如此美麗
其實在此之前，已出現過好幾種“超級細菌”，不過都被人類降服了
衛生組織撤銷全球甲型H1N1大流行的警報僅僅過了一天，“超級細菌”NDM-1卻立馬殺到，人們還未來得及好好安撫長期緊繃的神經，如今又在各種關于“超級細菌”的傳言中不知所措。
自人類誕生起，我們就一直在和細菌這個古老的生物博弈、死磕，這些無孔不入的細菌也讓人們愛恨交加，從人類的漫長抗菌史來看，在這個戰場上，人類的勝利一直都只是暫時性的。細菌究竟是什么？這個世界上究竟有多少種細菌，“超級細菌”到底厲害在什么地方？在自然界是否真的存在什么都不怕的細菌？快報記者采訪了南京醫科大學的專家，全面揭示了細菌的“前世今生”。
科學家研究過的只是極小部分
很多科幻迷和科幻小說作家熱衷于討論這樣的問題：這個世界將如何走向結束？人眼無法發現的“入侵者”，例如導致致命疾病的細菌和病毒能否帶來末日災難？
2008年美國好萊塢根據小說《死城》改編成的電影《天外來菌》，讓人們看到了細菌的可怕。電影講述，未來人類的一個太空艙墜落墨西哥荒郊小鎮上，導致一種致命病菌外泄，小鎮居民全部離奇死亡，僅剩一老一少受重傷未死。特別營救小組將他們救回實驗室研究其病況，科學家隨后發現，他們之所以在這場瘟疫中幸存，是因為血液中的酸水平天生比平常人高。電影里這種致命病菌的名字叫阿修羅菌，被核彈攻擊后這種細菌就變異了，具有極強的適應能力和變異能力，通過空氣和各種動物甚至水源傳播，人類感染這種細菌后的死亡率是百分之百……
回想起這部電影描述的情景，人們不禁會問，細菌真的這么可怕嗎？
南京醫科大學公共衛生學院流行病學教授喻榮彬告訴記者，各種細菌幾乎無處不在，無孔不入，我們日常生活中接觸的許許多多的環境和物品，如抹布、垃圾筐(袋)、門簾、門把手、案板、錢幣、公用電話、書報、桌椅、電器開關、水龍頭開關和臥具等，甚至某些食物常被一些細菌所污染。
究竟什么是細菌？喻榮彬給出了標準答案：廣義的細菌即為原核生物，是指一大類細胞核無核膜包裹、只存在稱作擬核區的裸露DNA的原始單細胞生物，包括真細菌和古生菌兩大類群。人們通常所說的即為狹義的細菌，狹義的細菌為原核微生物的一類，是一類形狀細短、結構簡單、多以二分裂方式進行繁殖的原核生物，是在自然界分布最廣、個體數量最多的有機體，是大自然物質循環的主要參與者。
要想數清這個世界上的細菌可不是件容易的事情。喻榮彬告訴記者，細菌是所有生物中數量最多的一類，據估計，其總數約有5×1030個。細菌的個體非常小，世界上最小的細菌只有0.2微米長，因此大多只能在顯微鏡下看到它們。細菌一般是單細胞，細胞結構簡單，缺乏細胞核、細胞骨架以及膜狀胞器。
細菌廣泛分布于土壤和水中，或者與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。據估計，人體內及表皮上的細菌細胞總數約是人體細胞總數的10倍。然而，細菌的種類是如此之多，科學家研究過并命名的種類只占其中的小部分。
人類身邊存在強大的細菌軍團
據調查報告：一根筷子上可能有700種細菌！每只臟手可攜帶40萬個細菌；而剛洗過的手，每平方厘米亦可檢驗出3200個細菌；在抽查的700張人民幣上，竟有440張檢出代表腸道細菌污染的大腸桿菌；人的雙手和身體其他部位的皮膚表面，也攜帶著大量細菌，每1平方厘米面積的皮膚表面大約含有1—10萬個細菌！
喻榮彬舉例說：外科醫生的雙手在做手術之前，要用肥皂和水反復仔細刷洗并用消毒劑嚴格消毒，然后才戴上無菌的手套去做手術。然而手術結束后，從這么干凈的手上摘下的手套內積存的汗液中，卻可以找到大量的細菌，其種類和數量之多令人難以想象，以致有人風趣地將這些汗液稱為“手套湯”。
這么多的細菌是從哪里來的呢？原來，醫生的雙手雖然經過刷洗、消毒，但隱藏在汗腺、皮脂腺等皮膚深處的細菌卻很難除去。隨著排汗和皮脂的分泌，它們不斷跑到皮膚表面而且不停地繁殖。細菌的繁殖速度是很快的，哪怕只有10個細菌，經過3個小時就會變成5000-40000個，足以重新污染雙手。
我們周圍有這么多的細菌，人類真的能應付得來嗎？喻榮彬說絕大部分細菌都是不致病的。很多細菌都是在深海里、高山上和地下，和人碰面的機會幾乎沒有，這些細菌一旦“重建天日”之后，也會不適應生存環境而自取滅亡。
由于細菌無處不在，而人體不可避免地要與外部環境頻繁接觸，因而會沾染上各種細菌。其中不乏具有強大致病力的細菌，如溶血性鏈球菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌及結核桿菌等。但有很多細菌也是雙刃劍，也有對人體有利的，比如發酵用的酵母菌，另外還有腸道益生菌等。
其實細菌比病毒要好對付得多
細菌和病毒在普通人眼里往往都是致病的主要元兇，但在流行病學專家的眼里，細菌和病毒是截然不同的有機體，通俗地說就是“出身不同”。喻榮彬告訴記者，從“個頭”來說，細菌就像個巨人，而病毒在巨人面前渺小得像一只螞蟻，他們之間的差距從幾百倍到幾千倍。
細菌是真正有生命的，而病毒卻不行，它必須有個“寄宿”的細胞才能夠進行復制，病毒自己不吸收營養、不呼吸、不能靠自己完成新陳代謝和繁殖。所以，有一些科學家對把病毒歸類為有機生物持懷疑態度。因為有機“生物”就意味著有能力吸收營養，能自身繁殖。
從2003年的SARS到去年的H1N1這些可怕的病毒，給人類帶來了極大的恐慌。這一次的“超級細菌”也讓人們嚇出了冷汗。但是喻榮彬說，細菌感染的途徑比較多一些，比如皮膚破了傷口化膿，但傷口不會傳染到其他人身上，病毒就不一樣了，它是靠傳染的途徑，比如一個人得了甲流，他很可能一個噴嚏就能傳染給其他人，因為人每天都要呼吸空氣，進食進水，防不勝防！這說明病毒的傳染性很強。
抗生素只能殺滅細菌。比方說青霉素，能破壞細菌細胞壁上的多糖，使細菌的表面暴露，失去了應有的保護作用，細菌也就不能生存了。病毒外部是蛋白質，抗生素對它們是沒有作用的。但干擾素可以干擾病毒DNA或RNA的復制，使病毒的數量不再增加，然后依靠人體自身的免疫系統清除剩下的病毒。
喻榮彬介紹，細菌和病毒均屬于微生物。在一定的環境條件下，細菌和病毒都可以在人體中增殖，并可能導致疾病發生。對于細菌，人類已有稱之為抗菌素的特殊武器對付它。病毒沒有自己的生長代謝系統，它的生存靠寄生在宿主(如人)和細胞中依賴他人的代謝系統，也是因為如此，目前抗病毒的特殊藥物不多。有一點值得指出的是，在人們的身體的許多部位都有細菌的增殖。醫學上稱之為正常菌群，它們和我們和平相處，互惠互利。而在任何情況下從機體中發現病毒都非正常狀況。因為只有侵入我們的活組織細胞中這些病毒才能存活。
醫院里的細菌為什么更強大
細菌和人類就是一個博弈的過程，敵強我弱。喻榮彬說，細菌的“毒力”首先取決于侵入人體的數量，另外人體抵抗力的強弱也決定了細菌是否在你體內“囂張”。細菌長期埋伏在人體內，它們不斷繁殖和擴散。比如一個人患了肺炎，就是肺炎球菌在作祟，發燒咳嗽，細菌不斷在支氣管中繁殖產生分泌物，這時體內的白細胞就會聚集和細菌進行戰斗，白細胞不斷地戰死變成膿，這時痰就會增多。
細菌引起的感染，包括醫院外感染和醫院內感染。引起醫院外感染最常見的細菌為革蘭氏陽性菌，如金黃色葡萄球菌、肺炎鏈球菌、化膿性鏈球菌和革蘭氏陰性的大腸桿菌、流感嗜血桿菌等；引起醫院內感染的則多為有耐藥性的金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腸球菌、克雷伯氏桿菌、產氣桿菌和綠膿桿菌等。因院外感染的細菌對抗生素敏感，所以在醫院院外感染容易控制，而醫院內感染則一方面由于患者有原發病，抵抗力差，另一方面引起院內感染的細菌往往有耐藥性，故不易控制，所以死亡率高。
“超級細菌”的名號早已幾易其主
這次發現的NDM-1細菌，到底厲害在什么地方？是不是等于無藥可救？
喻榮彬認為，理論上“超級細菌”潛在的耐藥性還是可怕的。在目前的研究報告中，攜帶NDM-1基因的細菌，對替加環素和多黏菌素的敏感度稍微高一些外，對其他我們臨床上常用的抗菌藥物，比如青霉素、頭孢菌素類抗生素等，幾乎都不敏感。
準確地說，只要是廣泛耐藥的細菌，都可以叫做超級細菌，NDM-1細菌只是它們中的一種。曾經被戴上“超級細菌”高帽的，有MRSA(耐甲氧西林金黃色葡萄球菌)、VRE(耐萬古霉素腸球菌)、泛耐藥鮑曼不動桿菌。“耐藥菌造成的死亡，每天都在世界各地的醫院內發生。”喻榮彬介紹說。MRSA一度在美國蔓延，政府調查預計每年有9萬多人嚴重感染這一細菌，每年因MRSA感染的死亡病例甚至超過艾滋病。
“不過人們也不必對‘超級細菌’過分恐慌，其實沒那么可怕，最可靠的一點就是細菌不像病毒那樣會傳染，只會引起感染性疾病。”喻榮彬說。其實，人體自身的免疫系統遠比你想象的要強大，但是，如果你平時都是使用抗生素來解決，人體的免疫系統得不到充分的調動，長期的話，免疫系統就會出現退化和休眠，以后再出現感染性疾病，免疫系統不出力，就還得用抗生素來解決問題，惡性循環。
那么在自然界，是否真的存在什么都不怕的超級細菌？“基本不會有這個可能性，人類在和細菌博弈的過程中，會保持一種平衡，對待細菌人類通常會采取‘兵來將擋、水來土掩’的強悍作風，總有辦法對付，再說了細菌也可以防，人類可以不去惹細菌。”喻榮彬說，“不過‘超級細菌’也不排除存在的可能，也許哪一天外來生命的細菌會讓人類束手無策。”
對付超級細菌我們還有哪些王牌
二戰時期的宣傳畫：感謝青霉素，他可以活著回家了！
抗生素對很多人來說是個救星，但有的人卻會產生過敏反應
任何東西只要和“超級”這個詞掛鉤，就會讓人感到有一種強大的威力。“超級細菌”也不例外。不過專家們告訴記者，“超級細菌”這一名字并不準確，容易被人誤解，稱為“多重耐藥菌”或者“多重腸桿菌屬的耐藥菌”更為準確。根據《柳葉刀》論文報道，這種耐藥基因對多種抗生素具有抗藥性，但目前替加環素和黏菌素這兩種抗生素仍對其有效。另外，被稱為“超級抗生素”的萬古霉素應該也可應對。
NDM-1“超級細菌”的出現，讓人們再次對抗菌藥物投以關注的目光。從某種意義上說，這是人類對抗這些危險的寄生者的最終工具了。抗菌藥的原理是什么？它究竟是怎樣殺死細菌的？細菌的抗藥性又是怎么回事？在采訪中，醫學專家們都表示，我們應該高度重視抗生素的濫用問題。
人類治療細菌性感染的第一個武器
在青霉素發明之前，人們除了靠自身機體抵抗細菌之外，還沒有什么好辦法。青霉素是一種高效、低毒、臨床應用廣泛的重要抗生素。它的研制成功大大增強了人類抵抗細菌性感染的能力，帶動了抗生素家族的誕生。
20世紀40年代以前，人類還沒有研究出能高效治療細菌性感染且副作用小的藥物。當時的肺結核在人們眼里就是不治之癥，能存活的幾率非常小。
在1928年夏季的一天，英國微生物學家弗萊明發現，一個與空氣意外接觸過的金黃色葡萄球菌培養皿中長出了一團青綠色霉菌。在用顯微鏡觀察這只培養皿時，弗萊明發現，霉菌周圍的葡萄球菌菌落已被溶解。這意味著霉菌的某種分泌物能抑制葡萄球菌。此后的鑒定表明，上述霉菌為點青霉菌，因此弗萊明將其分泌的抑菌物質稱為青霉素。然而遺憾的是，弗萊明一直未能找到提取高純度青霉素的方法，于是他將點青霉菌菌株一代代地培養，并于1939年將菌種提供給準備系統研究青霉素的英國病理學家弗洛里和生物化學家錢恩。
通過一段時間的緊張實驗，弗洛里、錢恩終于用冷凍干燥法提取了青霉素晶體。1941年開始的臨床實驗證實了青霉素對鏈球菌、白喉桿菌等多種細菌感染的療效。南京醫科大學公共衛生學院流行病學教授喻榮彬表示，青霉素之所以能既殺死病菌，又不損害人體細胞，原因在于青霉素所含的青霉烷能使病菌細胞壁的合成發生障礙，導致病菌溶解死亡，而人和動物的細胞則沒有細胞壁。
抗菌藥四大狠招“殺死”細菌
人體抵抗細菌，靠的是白細胞助陣，那么抗菌藥把細菌“殺死”的原理究竟是什么呢？
喻榮斌介紹，抗菌藥要想“殺死”細菌有四大狠招。
第一招是“攻城破壁”，通過抑制細胞壁的合成會導致細菌細胞破裂死亡，以這種方式作用的抗菌藥物包括青霉素類和頭孢菌素類，哺乳動物的細胞沒有細胞壁，不受這些藥物的影響。
第二招是“滲透致命”，一些抗菌素與細胞的細胞膜相互作用而影響膜的滲透性，這對細胞具有致命的作用。以這種方式作用的抗生素有多黏菌素和短桿菌素。
第三招是“彈盡糧絕”，干擾蛋白質的合成意味著細胞存活所必需的酶不能被合成。干擾蛋白質合成的抗生素包括福霉素(放線菌素)類、氨基糖苷類、四環素類和氯霉素。
第四招是“趕盡殺絕”，抑制核酸的轉錄和復制，抑制核酸的功能阻止了細胞分裂所需酶的合成。以這種方式作用的抗生素包括萘啶酸和二氯基吖啶。
喻榮彬表示，每種抗生素都有自己的抗菌范圍，稱為抗菌譜。凡是抗菌譜即抗菌范圍不廣泛的抗生素稱為窄譜抗生素，如青霉素只對革蘭氏陽性菌有抗菌作用，而對革蘭氏陰性菌、結核菌、立克次體等均無療效，故青霉素就屬于窄譜抗生素。而氯霉素、四環素由于對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、立克次體、沙眼衣原體、肺炎支原體等也都有不同程度的抑制作用，所以被稱為廣譜抗菌藥物。近年來出現的第三代、第四代頭孢菌素抗菌譜也很廣。
為什么有人會對抗生素過敏
最近，李女士比較苦惱，因為天氣轉涼，她夜里睡覺時被凍發燒了，到醫院掛水的時候，她說：“我從來都沒對藥物過敏過，上個月發燒時還注射過青霉素，由于咽炎的問題咳嗽一直沒好，就一直使用阿莫西林，到現在剛好一個月的時間，去醫院檢查，檢查出我對所有抗生素類藥品過敏，說來也奇怪了，以前從來不過敏，我現在都不敢吃藥了。”
對此，南京軍區總醫院呼吸科的專家告訴記者，藥物引起過敏機制相當復雜，但顯然與藥物本身和使用者兩方面有關。當藥物的抗原進入人體后與體內組織蛋白結合成完全抗原，因而刺激人體產生免疫反應的結果，過敏反應系由抗原、抗體相互作用而引起。比如青霉素是一種半抗原，進入人體后與組織蛋白質結合而成為全抗原，刺激機體產生特異性抗體，存在于體內。當過敏體質的人遇有相應抗原進入機體后，即發生過敏反應。青霉素藥物過敏反應是一種異常的免疫反應，其特點為僅發生于少數人，其基本原因在于抗原抗體的相互作用。
細菌也在秘密“研究”抗生素
和達爾文“物競天擇”的原理一樣，當抗菌藥物出現后，細菌為了家族繁衍就開始了和抗菌藥物的對抗歷程，細菌們不斷地進行自我選擇和淘汰。每一種抗菌藥物進入臨床后，伴隨而來的就是細菌的耐藥，即細菌在藥物高于人類接受的治療劑量濃度下能生長繁殖。
喻榮彬告訴記者，更為可怕的是，細菌還有一種特性，那就是不同種類的細菌可以互相交換遺傳物質，在生物學上，這種現象稱為質粒交換。也就是說，如果這種超級細菌在特定條件下將自己含有抗藥特性的基因轉移給另外一種具有高度傳染性和侵襲性的細菌，比如說傷寒菌和痢疾桿菌的話，那傷寒菌或者痢疾桿菌就會搖身一變，變成任何藥物都束手無策的“超級細菌”。
除此之外，細菌“偶然找到”的對付抗生素的方法有很多種，最厲害的一招就是細菌產生一種物質使抗生素分解或者失去活性，比如NDM-1產生的金屬-β-內酰胺分解酶，可分解β-內酰胺環結構，從而使絕大部分抗菌藥失效。
其次是做重點防護。所有抗菌藥都是對細菌“攻其一點，不計其余”，有明確的“標靶”。于是，有些細菌也學會了“重點防護”。細菌內部的變化使抗生素的作用靶點的結構發生變化，使抗菌藥物無法起作用。
最后一種策略是，將耐藥基因編碼一個“通道”，安置在細胞膜上，將進入細菌細胞的抗生素排出，使抗生素濃度低于致死劑量。
人類最后的王牌也曾被細菌攻破
抗生素為維護人類健康立下了不朽的功勛。在被稱為抗生素“黃金時代”的20世紀五六十年代，全世界每年死于感染性疾病的人數約為700萬，這一數字到1999年上升到了2000萬。病死率升高的主要原因是耐藥菌帶來的用藥困難。
抗生素是一把雙刃劍。它通過作用于細菌達到目的，但總有一些細菌沒殺死，并產生耐藥基因，這種基因在后代里累積，臨床耐藥性越來越高。人類一旦感染，會逐步走向無藥可醫的境地。
萬古霉素是人類對抗細菌和病毒的最后一道防線，南京第一醫院呼吸科的一位醫生告訴記者，他從醫20年來還沒能有一次機會用到這種藥物，因為，不到萬不得已，不會使用，如果用了這種藥物，就意味著再無藥物可用，就像戰爭中的核武器一樣，是人類最后一件武器。
就是這么“最后一張王牌”的萬古霉素，也被細菌所攻破了。喻榮彬告訴記者，2002年，科學家在醫院中發現了“耐萬古霉素金黃色葡萄球菌”，它們擁有一個耐萬古霉素的“基因盒”，它們可以改變萬古霉素在病菌細胞壁上的作用位點，使萬古霉素無法與相應位點結合。
我國的抗生素耐藥問題尤為突出。據有關資料表明，在美國、英國等發達國家，抗生素院內使用率在20%左右，因此大部分人使用青霉素就能輕松治好病；中國為60%以上，絕大部分地區的人已經出現對青霉素耐藥。有人甚至預言，我國將可能比別的國家更早面臨無抗生素可用的境況。
新發現可使細菌抗藥性成為歷史
一種抗生素使用久了，細菌往往出現針對這種抗生素的耐藥性。這是讓醫生非常棘手的問題。
現在，美國伊利諾依大學的化學家發現了一種叫做阿泊拉霉素的化合物，它可以迫使令細菌產生耐藥性的DNA分子排出。這樣，耐藥細菌就可以恢復原來的遲鈍性。可惜阿泊拉霉素因為毒性太大，所以不可能用于臨床，但既然科學家已經知道了機理，那么找出毒性低并具有相同作用的化合物應該為期不遠了。
在以后，人類有可能會針對耐藥性發明另外一種藥，減少人體對抗生素的耐藥性。