 上期节目我谈到有一个人即将对生物分类学作出重要的贡献，这个人就是卡尔·伍斯。他从上世纪 60 年代中期，也就是自他从事学术研究伊始，就一直在默默地研究细菌的基因序列。在那个年代，这是一项极为艰苦的工作，仅仅研究一种细菌就会很容易耗去整整一年的光阴。在当时，按伍斯自己的说法，人类已知的细菌仅有 500 种，这个数量甚至还不如你嘴里的细菌数量。而今天，细菌种类的数量已经超过了 1 万种。不过，还是远少于 3 万多种藻类，7 万多种真菌和 3 万多种变形虫。 已发现的细菌种类不多的原因并不是人们不够重视。细菌的分离和研究十分困难，因为大约只有 1% 的细菌可以培养繁殖。一个很奇怪的事情是，细菌在自然界中的适应力如此之强，却似乎就是不能在皮氏培养皿中生存。你把它们扔在琼脂培养基上，它们只愿意躺在那儿，拒绝你的任何诱惑，就是不肯繁殖。 任何在实验室中繁殖的细菌无疑都是一个例外，而这些细菌无一例外都是微生物学家研究的对象。伍斯评论说：“这就就好像我们是在参观动物园的同时研究动物。” 基因技术出现后，伍斯得以从另外一个角度来研究细菌。随着研究的进展，伍斯认识到微生物世界可以划分为更多的基本类型，这是以往任何人都不曾料到的。有许多外形和行为都很像细菌的微生物实际上完全是另外一种东西，它们很早很早以前便从细菌这个分支中出走了。伍斯把这类微生物称为“古菌”，有些书里面也翻译为古细菌或者古生菌。 必须要说明的是，伍斯发现的细菌和古菌的特性差异除了能引起生物学家的激动外，其他人都没什么反应。它们之间的主要区别是有两点，一是脂质的不同，脂肪的脂，二是古菌比普通细菌缺少一种叫肽聚糖的东西。你看啊，这两种差别在我们普通人听来，没有什么感觉，但实际上这两项差异在专家眼里看来，它们天差地别，比你我和螃蟹、蜘蛛的差异还大。伍斯独自一人发现了前人从未料到的未知生命类型，它是一种比“界”更为基本的类型，位于生命树的根茎处，地位十分尊崇。 1976 年，伍斯重绘了生命树，他把原来的五种分类增加到了二十三种，让世界为之吃惊，至少吸引了相当的注意力。他又把这 23 种类型进一步归入到三种最基本的“域”之中：古菌域、细菌域和真核生物域。 但是，伍斯的新分类并没有给生物界带来风暴。一些生物学家吐槽他的体系太偏重于微生物了。还有许多生物学家干脆直接无视。伍斯对此感到非常失望。不过，他的新体系倒是逐渐获得了微生物界的认同。植物学家和动物学家们则很晚才能发现这个体系的优点。这不难理解，因为在伍斯的新体系中，动物和植物都被挂到了真核生物这一主干上伸出来的几支细枝上，而且还远离主干。 伍斯在 1996 年接受某次采访时说；“那些家伙的分类法只是粗糙地依据外形的异同。而按照分子顺序来分类的观点对他们大多数人来说，接受起来有点难度。”总之，只是以他们眼睛所看不到的差异来分类，他们是不会喜欢的。所以，他们依然坚持传统的五界分类法。伍斯脾气好的时候，说这种方法“没什么用处”，在剩下的大多数时间，他说的则是“完全的误导”。伍斯在文章中这样写道：“生物学如同之前的物理学，已经达到了一个新的层面，机体的相互作用已经不是靠直接的观察所能弄清的了。” 到了 1998 年，又冒出来一个人把水搅得更混了。他就是哈佛大学国宝级的动物学家恩斯特·迈尔（Ernst Mayr）。迈尔宣称对生命的分类其实仅需要二个主要的类别即可，他起名为“国”（empires）。迈尔在国家科学院公报中发表了一篇论文，他说伍斯的发现相当有趣，但绝对是错误的，这是因为伍斯“没有受过生物学的专门训练，对分类的基本法则不熟，所以发生错误也是情有可原。”一位杰出的科学家对别的科学家发表这样的一番评论，差不多就是在说，那人简直就是不知道自己在说什么。 迈尔的评论的具体内容有很强的技术性，像我这个级别的科学爱好者，根本看不懂。不过，看得出来，迈尔对伍斯体系的根本性质疑在于生命树的平衡性问题，他认为伍斯的生命树失去了平衡。迈尔指出，细菌的种类大约也就是几千种之多，而古菌已命名的只有 175 种，可能还会有几千种有待发现，但也不可能再多到哪里去了。可是，真核生物界，也就是有细胞核的复杂生物，包括大多数我们已知的动植物，数量已达几百万种。依照“平衡原则”，迈尔认为应当把所有简单的细菌类生物都归为那一类，即“原核生物国”，而把其他所有复杂的或“高度进化”的生物归为“真核生物国”，这样就能使得生命树大体平衡。换句话说，他主张基本维持原来的分类法。他认为复杂细胞相对于简单细胞的区别在于“生命的突破性进展。” 科学就是这样，允许争论，最后谁能胜出不是靠谁的名气大或者嗓门大，而是靠一个个独立的第三方根据统一的观察、假说、验证这套科学范式来评判。今天，生物界已经没有人再质疑卡尔·伍斯对生物分类学的巨大贡献了。在最高的“域”这个层次，分为细菌域、古菌域和真核生物域已经得到了广泛的接受。2011 年的诺贝尔生理学以及医学奖，就是我国的屠呦呦获奖那一年，卡尔·伍斯就是非常热门的候选者，据说当时诺贝尔奖委员会左右为难，这两位都是耄耋老人了，随时都可能驾鹤西去，留下遗憾。当然，我们现在知道最后的结果是屠呦呦获奖了，令人遗憾的是，伍斯第二年就去世了，从此诺贝尔奖又多了一条遗憾。 伍斯的新体系告诉我们，生命真的是形态万千的，而且花样最多的是那些我们不熟悉的微小的单细胞生物。人们会很自然地认为，所谓的进化就是一连串从简单到复杂，从低级到高级的运动过程，用一句话来说，就是进化的终极目的是我们人类。但只不过是在奉承我们自己罢了。在进化的过程中，实际差异向来是很小的。出现像我们这样的大家伙纯属侥幸，一个有趣的分支而已。在所有的23种分类中，仅有植物、动物、真菌这三种是可以被肉眼所见的。甚至在这三种中也包含许多微小的物种。事实上，按照伍斯的说法，你把地球上所有的生物统统加起来，微生物的总质量将会占到其中的 80%，可能会更多。这个世界属于微生物，长久以来，一直如此。 在我们的印象中，微生物似乎不是什么好东西，这些小东西让我们发烧、打摆子、患上各种恼人的皮肤病等等。很多人会觉得奇怪，让我们生病这对它们自己又有什么好处呢？毕竟，如果最终我们死了，对它们来说，也就是宿主死了，那不就无法为他们再提供一个长期的宜居环境了吗？ 首先，我想请你记住，绝大多数的微生物是无害的，甚至是有益于人体健康的。地球上传染性最强的微生物之一是一种叫沃尔巴克体的细菌，但它却是对包括人在内的所有脊椎动物都无害的。可是，如果你是只虾米，或者蠕虫、果蝇，一旦感染就惨了，它们会使你痛不欲生。 实际上，按照《国家地理》杂志中的说法，大约每 1000 种微生物中只有一种是会致病的。当然，我们虽然知道这一事实，但我们依然认为致病微生物太多了，微生物是人类的第三号杀手。有些微生物即便不会要了我们的命，但却能使我们生不如死。 让宿主的健康受损，有时确实会给寄生的微生物带去一些好处。生病时的很多症状往往会有助于它们的传播。呕吐、打喷嚏、腹泻都是让它们从一个宿主跑到另一个宿主中的绝佳途径。不过，迁徙的最高效策略是寻求一个会移动的第三方的帮助。所以蚊子就成了那些传染性微生物的最爱，因为通过蚊子的叮咬，它们能直接进入到宿主的血液中，在受害者的防御机制识别出入侵者之前，这些家伙就已经开工了。这就是为什么那么多 A 级的传染病都是始于蚊子的叮咬，比如疟疾、黄热病、登革热、脑炎和其他上百种鲜为人知的严重疾病。不过，幸运的是，艾滋病病毒不在其中，至少现在还不在其中，因为蚊子自身的新陈代谢系统会分解掉 HIV 病毒。但要是哪天这种病毒发生突变，不能被蚊子分解掉的话，我们可真就麻烦了。 不过呢，如果你用逻辑思维的方式去想微生物的行为，那就错了，因为它们其实并不懂得算计。就像你每次擦肥皂或者喷除臭剂时，你并不会关心这一举动屠杀了几百万个细菌一样，它们也不会关心给你带去的痛苦。对于细菌来说，只有当你快要死掉时，你的健康对它们来说才显得重要。如果它们在你死掉之前没有及时撤离，那么它们也会与你同归于尽。戴蒙德曾指出，历史上“一度出现过许多可怕的传染病，但它们往往是怎么神秘地出现，就会怎么神秘地消失掉。”为此他引证了一个例子，1485 年到 1552 年间，在英国经常会爆发一种可怕的传染病——汗热病，每次爆发都会夺去成千上万的生命，但好在每次流行的时间都很短暂。病菌夺去生命的同时也毁了自己。对传染性病菌来讲，杀人的效率太高也不是什么好事。 其实，很多生病的症状并不是由于微生物要对我们做什么而引起的，而是我们的身体要对它们做什么才引起的。为了干掉体内的病原体，我们的免疫系统有时会摧毁正常的细胞，破坏重要的组织。很多时候，我们生病时感受到的病痛并不是病原体引发的，而是自身的免疫反应。所以说，生病其实是人在受感染时的一种感官反馈。这种反应让人躺在床上，这在客观上还减少了病菌的扩散风险，也是人类长期进化的结果，生病也保护了人类这个种群。 正因为外界有那么多的东西可能伤害到你，你的体内存在着大量不同类型的防御性白细胞，总数可以达到上千万种，每一种都被设计成识别和消灭某种特定的入侵者。要同时维持 1000 万支常备军，是不可能的，也是没有效率的。因此每种白细胞都会保留几个哨兵警戒，一旦病原出现（专业一点叫作“抗原”），相关的哨兵就会识别出入侵者，立即发出求援信号，于是，对症的白细胞部队便会蜂拥而至。当你的身体大量生产这些白细胞时，你就会感到难受。这些抵抗部队投入战斗之时也就是你开始恢复之时。所以，每次当我们的感冒症状最严重的时候，其实也就已经到了病程快要结束的时候了。这也是为什么有时候我们经常会听到一些生病的人讲，吃好多现代药物无效，病情反而加重了，结果换了个偏方，一吃就好了，实际上他以为病情加重了，其实上恰恰是免疫系统即将获胜的信号，偏方抢了他体内那些辛勤工作的白细胞的功劳。人体的免疫力也并不是越强越好，如果免疫力过强，反而有可能对正常组织的破坏力太大，产生比病原体更致命的风险。所以，提高免疫力可不一定就是好事。 白细胞是冷酷无情的，它们追杀每一个病原直至彻底消灭。但入侵者为了避免毁灭，也会采取两种基本战术。第一种是迅速攻击，然后迅速转移到另外一个宿主，比如常见的流感。第二种是伪装自己，让白细胞认不出来，例如导致艾滋病的 HIV 病毒。它们可以无害地潜伏在细胞核中数年而不被注意，然后突然发动攻击。 感染的方式有时会很怪。比如，有一些微生物在正常情况下是完全无害的，但有时却会进入人体中某个本不该进入的部位。用传染病专家马什（Bryan Marsh）的话说，“突然变得疯狂起来。这常发生于人因车祸而受到内伤时。一些平常呆在肠胃中的微生物进入到了人体的其他部位中，比如血液系统中，这种会造成可怕的后果。” 有一种叫做坏死性筋膜炎的疾病，有时候也会被称作一个更加恐怖的名字：食肉菌感染。这恐怕是目前已知的最可怕，也是最难以控制的疾病之一。前面说到的那种情况就是引起该疾病的原因之一。细菌会吞噬内部组织，留下浆糊状的有毒残渣。实际上，细菌把受害者从内到外地吃掉了。这种病人往往是因为受到了外伤，细菌从伤口进入体内，一开始可能只是相对轻微的症状，典型的症状是皮肤出疹及发热，但接着就会急剧恶化。把病人身体打开时，往往会发现他正在被吞噬。唯一的治疗方法就是彻底切除手术，把受感染的部位完全切掉。即使经过完善的治疗，死亡率依然能达到 25% 至 35%，许多幸存者会留下可怕的残缺。已知该病的感染源之一是一种叫作金黄色葡萄球菌的普通细菌家族，通常最多也就是引起个咽喉炎。但在很偶然的情况下，具体原因不明，它们会获得很强的耐药性，通过伤口进入人体内部，造成毁灭性的破坏。抗生素对它们很难起效。 2006 年 6 月 21日，英国经济学家大卫·沃尔顿患上该病在 24 小时内就死亡了，当时他才 43 岁。而诺贝尔物理学奖得主埃里克·康奈尔，2004 年也感染了该病，最终是把整个左臂截肢了，才遏止了病情。非常恐怖，全世界的发病率大约在十万分之一左右，但没人知道会不会变得更糟。 脑膜炎的发生方式也非常像。至少有 10% 的青年或 30% 的少年携带致命的脑膜炎球菌，但它们平常安静地生活在人的咽喉中，完全无害。只是在极偶然的情况下，大约是 10 万人中有 1 个，细菌会进入血液中，引起严重疾病。最严重的时候，从发病到死亡只有 12 个小时，短得让人震惊。马什说，“有人在吃早饭时还是完全健康的，但到了晚上就死了。” 对付细菌，最好的武器就是抗生素。但如果不是因为我们滥用抗生素的话，它本可以比现在管用得多。令人想不到的是，据估计，抗生素使用量的 70% 是用在牲畜上，被混在饲料中促进动物的生长并预防传染病。这就给了细菌演化出抗药性的机会，它们热情地抓住这样的机会不放。 在 1952 年，青霉素对所有类型的葡萄球菌都有完全的效果，以至于到了上世纪六十年代早期，美国卫生局长斯图尔特信心十足地宣布：“彻底消灭传染病的日子已经不远了，我们已在美国基本肃清了传染病。”然而，就在他说这些话的同时，差不多 90% 的葡萄球菌品种正在产生对青霉素的抗药性。过不了多久，第一种这样的新病菌就在医院中出现了，当时就只剩下了一种叫万古霉素的抗生素还有效。但到了 1977 年，东京的一家医院报告说，又出现了一种万古霉素也对付不了的新病菌。仅仅几个月功夫，这种新病菌就扩散到了日本的另外六家医院。在世界各地，微生物又开始赢得这场战争。单单是在美国的医院中，每年就有约 14000 人死于本地的传染病。苏罗威基（James Surowiecki）在《纽约客》杂志撰文说，如果让制药厂只能在生产抗生素和抗抑郁药之间做出选择，药厂会选择后者，这无需惊讶，因为同样是天天吃的药，抗生素连吃两周后可能就失效了。自从上世纪七十年代之后，生物医药工业就很少再生产出全新的抗生素了，更多的只是提供了一些强化过的老品种。（今天先聊到这里，下期我们还要继续聊聊抗生素和传染病） |
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