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第二十四夜 病菌一（第2页）

有些细菌结构并不会存在于人体细胞中，即使存在，也非常不同。这就是抗生素功能的关键：利用细菌与人类细胞相似而不相同的事实。

从第一种抗生素被发现以来的将近一个世纪时间里，我们已经发现了一个可以利用的细菌特异性特征库。例如，抗生素磺胺针对的是人类身上不存在的一部分细菌生命过程。叶酸和维生素B9一样，在所有生物体中都是DNA合成的必需物质。人类通过食用水果和蔬菜获得叶酸，但细菌必须通过与人体细胞完全不同的过程从头开始合成。

亚历山大·弗莱明在1929年偶然发现的青霉素针对的也是人类细胞不具有的部分细菌结构：细胞壁。细菌细胞就像是装得太满、用麻线包扎起来的烤肉，麻线就相当于细胞壁，一旦去掉，细菌细胞就会“爆炸”。细菌构建细胞壁的过程很像人们建造篱笆。先放置一些栅栏柱，然后用钉枪将水平支撑木条和木板钉上去。青霉素的作用就是堵住细菌的“钉枪”，使其细胞壁中的“栅栏柱”无法连接起来。

病菌就这么轻易被我们打败了吗？通过观察医院依然人满为患的事实，我想你已经有答案了。

与人类一样，病菌也在不断变异演化，速度却要快的多。

人类正处在与病菌耐药性抗争的最前沿，为了生存，所有生物都在不断演化。

病菌的一种简单防御方法是在抗生素造成伤害之前将其清除，就像用水泵不断从地下室抽水，防止被水淹没一样。病菌的外排泵会不断清除抗生素，阻止它们进行工作。一个外排泵可以通过识别和去除几种不同类型的抗生素来提供多重耐药性，从而成为难以对付的耐药机制。

病菌还可以合成新的蛋白质，在抗生素发挥作用之前断开并解除其功能结构。这个策略最著名的例子是某些病菌产生的β-内酰胺酶，又称为盘尼西林酶。这种新的酶唯一的功能便是打开具有弹性加载的β-内酰胺四元环核心，使其无法作用于病菌的细胞壁。

病菌拥有的另一种防御策略是制造能与抗生素结合的蛋白质酶，作为分子“约束衣”，阻止它们抓住目标并使其成为无助的旁观者。这些酶的工作机制是利用磷酰基、乙酰基、核苷酸基、糖基或羟基等化学基团与抗生素的关键部分结合，阻止它们与病菌的目标部位结合。

对病菌来说，或许最明显和最有效的耐药方法是改变抗生素的目标，使抗生素无法识别出自己。这种耐药方法非常普遍，而且有许多实现的途径。例如，只需将细胞壁“栅栏柱”末端的氨基酸由D-丙氨酸变为D-乳酸，一个非常小的调整，就可以使万古霉素等氨基糖苷类抗生素完全失效。

我们在自然界中发现了许多显而易见的抗生素，但随着时间推移，这样的抗生素已经越来越难以找到。目前我们所使用的广谱抗生素中，除了头孢洛林一种之外，其他都是在10年前发现的，几乎一半发现于1950年到1960年的“黄金时代”。

我们不能小看病菌的抗争，它们一直与我们的免疫系统作斗争，因为病菌变异的速度太快了，它们不断改变自身特性，以便让人体中已经产生的抗体失去辨识能力，从而在下次侵入让原来的抗体失效，病菌利用这种看似盲目的变异，达到了目的。

将这一点做到极致的是HIV病毒，它能够在同一宿主体内完成快速变异，让免疫系统无法有效识别，往往免疫系统刚识别了病毒特征，还没实现联动，它又变异了。

2015年3月4日，多国科学家研究发现，艾滋病毒已知的4种病株，均来自喀麦隆的黑猩猩及大猩猩，是人类首次完全确定艾滋病毒毒株的所有源。

HIV病毒主要攻击人体的辅助T淋巴细胞系统，一旦侵入机体细胞，病毒将会和细胞整合在一起终生难以消除，广泛存在于感染者的血液、**、**分泌物、乳汁、脑脊液、有神经症状的脑组织液中，其中以血液、**、**分泌物中浓度最高。

艾滋病病毒的基因组比已知任何一种病毒基因都复杂。

艾滋病毒会附着在CD4细胞上，再进入CD4细胞并感染它。当一个人被艾滋病毒感染时，病毒便在感染者体内免疫系统内制造更多的病毒细胞，把它变成制造病毒的工厂。艾滋病毒会不断复制，CD4细胞则被破坏殆尽，免疫系统会再制造新的免疫细胞替代死亡的免疫细胞，但是新制造出的免疫细胞仍免除不了被艾滋病毒感染。

人体免疫系统具有压制早期艾滋病病毒的能力。最近的研究表明，大多数新感染患者都会发展出中和抗体。这些抗体是附着在病毒之上的水滴状血液蛋白，如果它们仅面对一个目标，它们就能允许患者作出自我防御。但问题是，艾滋病病毒具有变异的能力，其掩饰自身的本领足以使其逃避抗体的压力，艾滋病病毒最终会瓦解免疫系统，使其耗竭。

综观目前依旧猖狂的病菌，他们都有一个共同的特点：传播有效。那些没有传播机制的病菌，早已灭亡，传播就是生存。

在现代医药出现前，流行病是人类的头号杀手，远超人类的战争死亡人数，一战结束后的一场流行性感冒就让2100万人丧命，黑死病在1346-1352年杀死欧洲四分之一人，在一些严重城市甚至高达70%。

流行病完全符合前面说的不顾宿主死活，只为疯狂传播的病菌特征。一是传播高效（短时间内就能爆发），二是病程短（在很短时间内要么死亡要么康复），三是成为了人类进化的筛选机制（最终幸存下来的基本都是对这种病菌有抗体的人，经过漫长的反复淘汰形成筛选机制），四是与禽流感一样，这些病菌只在人类中高效传播，不会存在其他环境，例如土壤等。

这些特点决定了，流行病都有明显的间断性，有的以1年为周期，有的则以10年甚至更长时间为周期。当一波流感结束，存活下来的人都有了抗体，死去的人都已经下葬（病菌脱离存活条件），短时间内病菌不具备快速爆发的可能，但过了一年后，变异的病菌感染了一个个体，当这个个体周围有足够数量不具备免疫抗体的人时，连锁感染就发生了。

如果人类没有发明抗生素，流行病是最佳的人口自然控制器，当人口数量达到一定规模，它就会在人群中爆发，短时间将人口减少到爆发临界以下，只要人口密度在临界以下，流行病造成的损害就会很小，因为传播条件缺失，传播范围有限。

但是，人类利用自己的智慧，向自然法则发起了挑战，大量抗生素的发明和使用在短期内让人类占了上峰，人类自认为无所不能，肆意践踏自然法则，人口数量也在短短的几百年间上升到75亿。

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