大肠杆菌：从“草根”转变到“超级”(图)

　　细菌“变脸”

　　目前，究竟是什么原因造成了疫情暴发依然令人困惑。人体胃肠内充满了数十亿无害的大肠杆菌，这些细菌通常与其他哺乳动物相安无事。大肠杆菌是如此无害，以至于微生物学家早在100年前就开始在实验室中培养它们，并使其成为地球上被研究得最为深入的物种。

　　但在20世纪中期，科学家开始揭示可能导致腹泻并危及生命的大肠杆菌菌系，这些细菌不像一般的大肠杆菌，它们携带着一种叫做“志贺毒素”的基因，这一毒素是用日本细菌学家志贺洁的名字命名的。随着时间的推移，微生物学家鉴别出许多致病的菌系，并按照其表面的蛋白质来分类。

　　1982年，具有恐怖感染力的大肠杆菌O157:H7疫情暴发，令美国俄勒冈州梅德福市25人病倒。三个月后，相同的菌株导致了密歇根州特拉弗斯城的疫情，科学家追溯细菌，发现它们源自未熟透的汉堡包。

　　从那时起，科学家们已经发现了6种导致相似疾病的菌株，但O157:H7在大肠杆菌所致的食物中毒中占较大比例。例如1993年在美国华盛顿，该菌株再次污染汉堡包，造成732人感染，其中4人死亡。但是感染的来源不仅仅是汉堡包，随着2006年的菠菜大肠杆菌疫情的发生，O157:H7已经先后出现在生菜、豆芽，甚至是曲奇面团中。

　　研究人员已经发现，大肠杆菌O157:H7和其他致病菌株存在于牛和其他牲畜中，它们对动物似乎无害，但人能从被污染的牛肉中感染这种细菌。这些微生物通过被粪便污染的灌溉水进入蔬菜，一旦细菌进入人类宿主，它们就会转变为恶性。在大肠中，细菌将分子插入人体肠道细胞，让人体细胞为它们提供能量和养分。

　　这种“细菌的盛宴”却导致了病人痛苦的腹泻。但是，大部分感染了大肠杆菌O157:H7的人可以在几天内痊愈，不过在每20名感染者中，会有1～2人病情严重恶化。其体内的大肠杆菌释放出志贺毒素，这些毒素从肠道进入周围血管并传播到身体的其他部位，会引起血栓、抽搐和肾衰竭。

　　1980年代，大肠杆菌O157:H7的突然亮相让很多人惊讶其从何而来。难道这是现代食品工业的怪异产物吗？塔尔和他的同事分析了细菌基因组，并估计了其起源时间。塔尔说：“这些细菌大约在7000年之前出现。”在被微生物学家确定为病因之前，O157:H7菌株和其他病原菌很可能就已经导致了数世纪之前的疫病爆发。

　　现代食品生产能以更快的速度传播细菌。在公共卫生学家开始意识到这一点时，2006年的“菠菜疫情”已经席卷了美国大陆。

　　再来看看大肠杆菌O157:H7的遗传组成，这也是更令人担忧的原因：它是由从其他细菌中拣选出的基因通过一个重组的过程演变为致命病原体的。塔尔说：“大肠杆菌是一个重组的大熔炉。”

　　追踪毒株来源

　　公共卫生学家已经对大肠杆菌O157:H7和其他六种致病菌株的暴发保持警惕。但是，此次在欧洲肆虐的菌株却不属于任何众所周知的“嫌犯”。最初，据称它是来自西班牙有机农场的黄瓜和蔬菜，但是，在那些地方的检测并没有发现此次致病的菌株O104:H4。研究人员搞不清这些病菌到底来自何处。

　　6月10日，罗伯特·科赫研究所所长、德国疾病控制机构领导人莱因哈德·伯格对媒体称，豆芽是德国大肠杆菌疫情“最可能的”来源。接着，德国官员也表示，他们认为豆芽确实是德国致死性大肠杆菌的感染源，它造成了历史上最大的大肠杆菌疫情。

　　这种恶性污染德国豆芽的大肠杆菌菌株造成四分之一感染者患上溶血性尿毒综合征。这是一种可能影响血液、肾脏和神经系统的致命的并发症，病人将需要肾移植或终身透析。

　　据推测，这一致死性菌株可能最早来自牛，并通过使用牛粪来栽培食物，并用种子发豆芽来传播。这些毒豆芽的源头可以追溯到德国北部的一个有机农场。而农场主却说他们没有使用牛粪，也没有使用任何在有机种植中广泛使用的数十种添加剂。他们培养豆芽的原材料只有种子和水。发豆芽的一般程序是在圆桶中给选定的种子在38℃温度下提供蒸汽，这种条件正适合于滋生细菌。

　　那么，O104:H4菌株如何会污染到豆芽？通常的途径是通过动物粪便污染发豆芽的水，或直接通过用作有机肥料的粪便感染。但是两者都已被排除。据说这家农场也符合业界最高的卫生标准。所以结论是，种子本身很可能事先已经被污染。

　　微生物学家早已经知道，大肠杆菌可以紧密结合在种子表面甚至穿透种子，并在那里休眠数月。发芽之际，细菌种群可以扩大10万倍，除了污染种子，随着种子开始发芽，细菌会深入茎节内部。光靠清洗几遍不能完全消除细菌。

　　德国和中国的科学家发现，O104：H4基因组序列表明，这种细菌包括很多其他大肠杆菌上看不到的DNA碎片，这些新的DNA可能正是其高毒力的原因。令人担忧的是，肇事元凶O104:H4菌株至少有8个基因使其可以抵抗绝大多数抗生素。其结果，医生几乎没有治疗这种“超级细菌”的办法。在德国，医生们不得不求助于一种试验性的抗体疗法。