- 政策解读
- 经济发展
- 社会发展
- 减贫救灾
- 法治中国
- 天下人物
- 发展报告
- 项目中心
聚焦"细菌":我们人类永远死磕的宿命对手(组图)
关键词： 黏菌 窄谱抗生素 1941年 作用位点 家族的诞生 产气杆菌 头孢菌素类抗生素 细胞存活 真细菌 细菌细胞
视频播放位置
下载安装Flash播放器
细菌是人类永远的对手，即便在培养皿中也要慎重对待
电影《天外来菌》，让人们更加深刻地认识了细菌
显微镜下的细菌，竟然是如此美丽
其实在此之前，已出现过好几种“超级细菌”，不过都被人类降服了
卫生组织撤销全球甲型H1N1大流行的警报仅仅过了一天，“超级细菌”NDM-1却立马杀到，人们还未来得及好好安抚长期紧绷的神经，如今又在各种关于“超级细菌”的传言中不知所措。
自人类诞生起，我们就一直在和细菌这个古老的生物博弈、死磕，这些无孔不入的细菌也让人们爱恨交加，从人类的漫长抗菌史来看，在这个战场上，人类的胜利一直都只是暂时性的。细菌究竟是什么？这个世界上究竟有多少种细菌，“超级细菌”到底厉害在什么地方？在自然界是否真的存在什么都不怕的细菌？快报记者采访了南京医科大学的专家，全面揭示了细菌的“前世今生”。
科学家研究过的只是极小部分
很多科幻迷和科幻小说作家热衷于讨论这样的问题：这个世界将如何走向结束？人眼无法发现的“入侵者”，例如导致致命疾病的细菌和病毒能否带来末日灾难？
2008年美国好莱坞根据小说《死城》改编成的电影《天外来菌》，让人们看到了细菌的可怕。电影讲述，未来人类的一个太空舱坠落墨西哥荒郊小镇上，导致一种致命病菌外泄，小镇居民全部离奇死亡，仅剩一老一少受重伤未死。特别营救小组将他们救回实验室研究其病况，科学家随后发现，他们之所以在这场瘟疫中幸存，是因为血液中的酸水平天生比平常人高。电影里这种致命病菌的名字叫阿修罗菌，被核弹攻击后这种细菌就变异了，具有极强的适应能力和变异能力，通过空气和各种动物甚至水源传播，人类感染这种细菌后的死亡率是百分之百……
回想起这部电影描述的情景，人们不禁会问，细菌真的这么可怕吗？
南京医科大学公共卫生学院流行病学教授喻荣彬告诉记者，各种细菌几乎无处不在，无孔不入，我们日常生活中接触的许许多多的环境和物品，如抹布、垃圾筐(袋)、门帘、门把手、案板、钱币、公用电话、书报、桌椅、电器开关、水龙头开关和卧具等，甚至某些食物常被一些细菌所污染。
究竟什么是细菌？喻荣彬给出了标准答案：广义的细菌即为原核生物，是指一大类细胞核无核膜包裹、只存在称作拟核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。人们通常所说的即为狭义的细菌，狭义的细菌为原核微生物的一类，是一类形状细短、结构简单、多以二分裂方式进行繁殖的原核生物，是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体，是大自然物质循环的主要参与者。
要想数清这个世界上的细菌可不是件容易的事情。喻荣彬告诉记者，细菌是所有生物中数量最多的一类，据估计，其总数约有5×1030个。细菌的个体非常小，世界上最小的细菌只有0.2微米长，因此大多只能在显微镜下看到它们。细菌一般是单细胞，细胞结构简单，缺乏细胞核、细胞骨架以及膜状胞器。
细菌广泛分布于土壤和水中，或者与其他生物共生。人体身上也带有相当多的细菌。据估计，人体内及表皮上的细菌细胞总数约是人体细胞总数的10倍。然而，细菌的种类是如此之多，科学家研究过并命名的种类只占其中的小部分。
人类身边存在强大的细菌军团
据调查报告：一根筷子上可能有700种细菌！每只脏手可携带40万个细菌；而刚洗过的手，每平方厘米亦可检验出3200个细菌；在抽查的700张人民币上，竟有440张检出代表肠道细菌污染的大肠杆菌；人的双手和身体其他部位的皮肤表面，也携带着大量细菌，每1平方厘米面积的皮肤表面大约含有1—10万个细菌！
喻荣彬举例说：外科医生的双手在做手术之前，要用肥皂和水反复仔细刷洗并用消毒剂严格消毒，然后才戴上无菌的手套去做手术。然而手术结束后，从这么干净的手上摘下的手套内积存的汗液中，却可以找到大量的细菌，其种类和数量之多令人难以想象，以致有人风趣地将这些汗液称为“手套汤”。
这么多的细菌是从哪里来的呢？原来，医生的双手虽然经过刷洗、消毒，但隐藏在汗腺、皮脂腺等皮肤深处的细菌却很难除去。随着排汗和皮脂的分泌，它们不断跑到皮肤表面而且不停地繁殖。细菌的繁殖速度是很快的，哪怕只有10个细菌，经过3个小时就会变成5000-40000个，足以重新污染双手。
我们周围有这么多的细菌，人类真的能应付得来吗？喻荣彬说绝大部分细菌都是不致病的。很多细菌都是在深海里、高山上和地下，和人碰面的机会几乎没有，这些细菌一旦“重建天日”之后，也会不适应生存环境而自取灭亡。
由于细菌无处不在，而人体不可避免地要与外部环境频繁接触，因而会沾染上各种细菌。其中不乏具有强大致病力的细菌，如溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌及结核杆菌等。但有很多细菌也是双刃剑，也有对人体有利的，比如发酵用的酵母菌，另外还有肠道益生菌等。
其实细菌比病毒要好对付得多
细菌和病毒在普通人眼里往往都是致病的主要元凶，但在流行病学专家的眼里，细菌和病毒是截然不同的有机体，通俗地说就是“出身不同”。喻荣彬告诉记者，从“个头”来说，细菌就像个巨人，而病毒在巨人面前渺小得像一只蚂蚁，他们之间的差距从几百倍到几千倍。
细菌是真正有生命的，而病毒却不行，它必须有个“寄宿”的细胞才能够进行复制，病毒自己不吸收营养、不呼吸、不能靠自己完成新陈代谢和繁殖。所以，有一些科学家对把病毒归类为有机生物持怀疑态度。因为有机“生物”就意味着有能力吸收营养，能自身繁殖。
从2003年的SARS到去年的H1N1这些可怕的病毒，给人类带来了极大的恐慌。这一次的“超级细菌”也让人们吓出了冷汗。但是喻荣彬说，细菌感染的途径比较多一些，比如皮肤破了伤口化脓，但伤口不会传染到其他人身上，病毒就不一样了，它是靠传染的途径，比如一个人得了甲流，他很可能一个喷嚏就能传染给其他人，因为人每天都要呼吸空气，进食进水，防不胜防！这说明病毒的传染性很强。
抗生素只能杀灭细菌。比方说青霉素，能破坏细菌细胞壁上的多糖，使细菌的表面暴露，失去了应有的保护作用，细菌也就不能生存了。病毒外部是蛋白质，抗生素对它们是没有作用的。但干扰素可以干扰病毒DNA或RNA的复制，使病毒的数量不再增加，然后依靠人体自身的免疫系统清除剩下的病毒。
喻荣彬介绍，细菌和病毒均属于微生物。在一定的环境条件下，细菌和病毒都可以在人体中增殖，并可能导致疾病发生。对于细菌，人类已有称之为抗菌素的特殊武器对付它。病毒没有自己的生长代谢系统，它的生存靠寄生在宿主(如人)和细胞中依赖他人的代谢系统，也是因为如此，目前抗病毒的特殊药物不多。有一点值得指出的是，在人们的身体的许多部位都有细菌的增殖。医学上称之为正常菌群，它们和我们和平相处，互惠互利。而在任何情况下从机体中发现病毒都非正常状况。因为只有侵入我们的活组织细胞中这些病毒才能存活。
医院里的细菌为什么更强大
细菌和人类就是一个博弈的过程，敌强我弱。喻荣彬说，细菌的“毒力”首先取决于侵入人体的数量，另外人体抵抗力的强弱也决定了细菌是否在你体内“嚣张”。细菌长期埋伏在人体内，它们不断繁殖和扩散。比如一个人患了肺炎，就是肺炎球菌在作祟，发烧咳嗽，细菌不断在支气管中繁殖产生分泌物，这时体内的白细胞就会聚集和细菌进行战斗，白细胞不断地战死变成脓，这时痰就会增多。
细菌引起的感染，包括医院外感染和医院内感染。引起医院外感染最常见的细菌为革兰氏阳性菌，如金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、化脓性链球菌和革兰氏阴性的大肠杆菌、流感嗜血杆菌等；引起医院内感染的则多为有耐药性的金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肠球菌、克雷伯氏杆菌、产气杆菌和绿脓杆菌等。因院外感染的细菌对抗生素敏感，所以在医院院外感染容易控制，而医院内感染则一方面由于患者有原发病，抵抗力差，另一方面引起院内感染的细菌往往有耐药性，故不易控制，所以死亡率高。
“超级细菌”的名号早已几易其主
这次发现的NDM-1细菌，到底厉害在什么地方？是不是等于无药可救？
喻荣彬认为，理论上“超级细菌”潜在的耐药性还是可怕的。在目前的研究报告中，携带NDM-1基因的细菌，对替加环素和多黏菌素的敏感度稍微高一些外，对其他我们临床上常用的抗菌药物，比如青霉素、头孢菌素类抗生素等，几乎都不敏感。
准确地说，只要是广泛耐药的细菌，都可以叫做超级细菌，NDM-1细菌只是它们中的一种。曾经被戴上“超级细菌”高帽的，有MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)、VRE(耐万古霉素肠球菌)、泛耐药鲍曼不动杆菌。“耐药菌造成的死亡，每天都在世界各地的医院内发生。”喻荣彬介绍说。MRSA一度在美国蔓延，政府调查预计每年有9万多人严重感染这一细菌，每年因MRSA感染的死亡病例甚至超过艾滋病。
“不过人们也不必对‘超级细菌’过分恐慌，其实没那么可怕，最可靠的一点就是细菌不像病毒那样会传染，只会引起感染性疾病。”喻荣彬说。其实，人体自身的免疫系统远比你想象的要强大，但是，如果你平时都是使用抗生素来解决，人体的免疫系统得不到充分的调动，长期的话，免疫系统就会出现退化和休眠，以后再出现感染性疾病，免疫系统不出力，就还得用抗生素来解决问题，恶性循环。
那么在自然界，是否真的存在什么都不怕的超级细菌？“基本不会有这个可能性，人类在和细菌博弈的过程中，会保持一种平衡，对待细菌人类通常会采取‘兵来将挡、水来土掩’的强悍作风，总有办法对付，再说了细菌也可以防，人类可以不去惹细菌。”喻荣彬说，“不过‘超级细菌’也不排除存在的可能，也许哪一天外来生命的细菌会让人类束手无策。”
对付超级细菌我们还有哪些王牌
二战时期的宣传画：感谢青霉素，他可以活着回家了！
抗生素对很多人来说是个救星，但有的人却会产生过敏反应
任何东西只要和“超级”这个词挂钩，就会让人感到有一种强大的威力。“超级细菌”也不例外。不过专家们告诉记者，“超级细菌”这一名字并不准确，容易被人误解，称为“多重耐药菌”或者“多重肠杆菌属的耐药菌”更为准确。根据《柳叶刀》论文报道，这种耐药基因对多种抗生素具有抗药性，但目前替加环素和黏菌素这两种抗生素仍对其有效。另外，被称为“超级抗生素”的万古霉素应该也可应对。
NDM-1“超级细菌”的出现，让人们再次对抗菌药物投以关注的目光。从某种意义上说，这是人类对抗这些危险的寄生者的最终工具了。抗菌药的原理是什么？它究竟是怎样杀死细菌的？细菌的抗药性又是怎么回事？在采访中，医学专家们都表示，我们应该高度重视抗生素的滥用问题。
人类治疗细菌性感染的第一个武器
在青霉素发明之前，人们除了靠自身机体抵抗细菌之外，还没有什么好办法。青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。
20世纪40年代以前，人类还没有研究出能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时的肺结核在人们眼里就是不治之症，能存活的几率非常小。
在1928年夏季的一天，英国微生物学家弗莱明发现，一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青绿色霉菌。在用显微镜观察这只培养皿时，弗莱明发现，霉菌周围的葡萄球菌菌落已被溶解。这意味着霉菌的某种分泌物能抑制葡萄球菌。此后的鉴定表明，上述霉菌为点青霉菌，因此弗莱明将其分泌的抑菌物质称为青霉素。然而遗憾的是，弗莱明一直未能找到提取高纯度青霉素的方法，于是他将点青霉菌菌株一代代地培养，并于1939年将菌种提供给准备系统研究青霉素的英国病理学家弗洛里和生物化学家钱恩。
通过一段时间的紧张实验，弗洛里、钱恩终于用冷冻干燥法提取了青霉素晶体。1941年开始的临床实验证实了青霉素对链球菌、白喉杆菌等多种细菌感染的疗效。南京医科大学公共卫生学院流行病学教授喻荣彬表示，青霉素之所以能既杀死病菌，又不损害人体细胞，原因在于青霉素所含的青霉烷能使病菌细胞壁的合成发生障碍，导致病菌溶解死亡，而人和动物的细胞则没有细胞壁。
抗菌药四大狠招“杀死”细菌
人体抵抗细菌，靠的是白细胞助阵，那么抗菌药把细菌“杀死”的原理究竟是什么呢？
喻荣斌介绍，抗菌药要想“杀死”细菌有四大狠招。
第一招是“攻城破壁”，通过抑制细胞壁的合成会导致细菌细胞破裂死亡，以这种方式作用的抗菌药物包括青霉素类和头孢菌素类，哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这些药物的影响。
第二招是“渗透致命”，一些抗菌素与细胞的细胞膜相互作用而影响膜的渗透性，这对细胞具有致命的作用。以这种方式作用的抗生素有多黏菌素和短杆菌素。
第三招是“弹尽粮绝”，干扰蛋白质的合成意味着细胞存活所必需的酶不能被合成。干扰蛋白质合成的抗生素包括福霉素(放线菌素)类、氨基糖苷类、四环素类和氯霉素。
第四招是“赶尽杀绝”，抑制核酸的转录和复制，抑制核酸的功能阻止了细胞分裂所需酶的合成。以这种方式作用的抗生素包括萘啶酸和二氯基吖啶。
喻荣彬表示，每种抗生素都有自己的抗菌范围，称为抗菌谱。凡是抗菌谱即抗菌范围不广泛的抗生素称为窄谱抗生素，如青霉素只对革兰氏阳性菌有抗菌作用，而对革兰氏阴性菌、结核菌、立克次体等均无疗效，故青霉素就属于窄谱抗生素。而氯霉素、四环素由于对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、立克次体、沙眼衣原体、肺炎支原体等也都有不同程度的抑制作用，所以被称为广谱抗菌药物。近年来出现的第三代、第四代头孢菌素抗菌谱也很广。
为什么有人会对抗生素过敏
最近，李女士比较苦恼，因为天气转凉，她夜里睡觉时被冻发烧了，到医院挂水的时候，她说：“我从来都没对药物过敏过，上个月发烧时还注射过青霉素，由于咽炎的问题咳嗽一直没好，就一直使用阿莫西林，到现在刚好一个月的时间，去医院检查，检查出我对所有抗生素类药品过敏，说来也奇怪了，以前从来不过敏，我现在都不敢吃药了。”
对此，南京军区总医院呼吸科的专家告诉记者，药物引起过敏机制相当复杂，但显然与药物本身和使用者两方面有关。当药物的抗原进入人体后与体内组织蛋白结合成完全抗原，因而刺激人体产生免疫反应的结果，过敏反应系由抗原、抗体相互作用而引起。比如青霉素是一种半抗原，进入人体后与组织蛋白质结合而成为全抗原，刺激机体产生特异性抗体，存在于体内。当过敏体质的人遇有相应抗原进入机体后，即发生过敏反应。青霉素药物过敏反应是一种异常的免疫反应，其特点为仅发生于少数人，其基本原因在于抗原抗体的相互作用。
细菌也在秘密“研究”抗生素
和达尔文“物竞天择”的原理一样，当抗菌药物出现后，细菌为了家族繁衍就开始了和抗菌药物的对抗历程，细菌们不断地进行自我选择和淘汰。每一种抗菌药物进入临床后，伴随而来的就是细菌的耐药，即细菌在药物高于人类接受的治疗剂量浓度下能生长繁殖。
喻荣彬告诉记者，更为可怕的是，细菌还有一种特性，那就是不同种类的细菌可以互相交换遗传物质，在生物学上，这种现象称为质粒交换。也就是说，如果这种超级细菌在特定条件下将自己含有抗药特性的基因转移给另外一种具有高度传染性和侵袭性的细菌，比如说伤寒菌和痢疾杆菌的话，那伤寒菌或者痢疾杆菌就会摇身一变，变成任何药物都束手无策的“超级细菌”。
除此之外，细菌“偶然找到”的对付抗生素的方法有很多种，最厉害的一招就是细菌产生一种物质使抗生素分解或者失去活性，比如NDM-1产生的金属-β-内酰胺分解酶，可分解β-内酰胺环结构，从而使绝大部分抗菌药失效。
其次是做重点防护。所有抗菌药都是对细菌“攻其一点，不计其余”，有明确的“标靶”。于是，有些细菌也学会了“重点防护”。细菌内部的变化使抗生素的作用靶点的结构发生变化，使抗菌药物无法起作用。
最后一种策略是，将耐药基因编码一个“通道”，安置在细胞膜上，将进入细菌细胞的抗生素排出，使抗生素浓度低于致死剂量。
人类最后的王牌也曾被细菌攻破
抗生素为维护人类健康立下了不朽的功勋。在被称为抗生素“黄金时代”的20世纪五六十年代，全世界每年死于感染性疾病的人数约为700万，这一数字到1999年上升到了2000万。病死率升高的主要原因是耐药菌带来的用药困难。
抗生素是一把双刃剑。它通过作用于细菌达到目的，但总有一些细菌没杀死，并产生耐药基因，这种基因在后代里累积，临床耐药性越来越高。人类一旦感染，会逐步走向无药可医的境地。
万古霉素是人类对抗细菌和病毒的最后一道防线，南京第一医院呼吸科的一位医生告诉记者，他从医20年来还没能有一次机会用到这种药物，因为，不到万不得已，不会使用，如果用了这种药物，就意味着再无药物可用，就像战争中的核武器一样，是人类最后一件武器。
就是这么“最后一张王牌”的万古霉素，也被细菌所攻破了。喻荣彬告诉记者，2002年，科学家在医院中发现了“耐万古霉素金黄色葡萄球菌”，它们拥有一个耐万古霉素的“基因盒”，它们可以改变万古霉素在病菌细胞壁上的作用位点，使万古霉素无法与相应位点结合。
我国的抗生素耐药问题尤为突出。据有关资料表明，在美国、英国等发达国家，抗生素院内使用率在20%左右，因此大部分人使用青霉素就能轻松治好病；中国为60%以上，绝大部分地区的人已经出现对青霉素耐药。有人甚至预言，我国将可能比别的国家更早面临无抗生素可用的境况。
新发现可使细菌抗药性成为历史
一种抗生素使用久了，细菌往往出现针对这种抗生素的耐药性。这是让医生非常棘手的问题。
现在，美国伊利诺依大学的化学家发现了一种叫做阿泊拉霉素的化合物，它可以迫使令细菌产生耐药性的DNA分子排出。这样，耐药细菌就可以恢复原来的迟钝性。可惜阿泊拉霉素因为毒性太大，所以不可能用于临床，但既然科学家已经知道了机理，那么找出毒性低并具有相同作用的化合物应该为期不远了。
在以后，人类有可能会针对耐药性发明另外一种药，减少人体对抗生素的耐药性。