疫情下的人類抗病簡史(三)

新型冠狀病毒疫情已經持續了將近一個月的時間了,看著每天發佈的各項數據日趨好轉,相信這次我們也一樣可以化險為夷,迎來2020年的這個春天。


疫情下的人類抗病簡史(三)

之前我們一起回顧了古代人類面對病菌所採取的措施: ;

以及人類發現細菌等微生物及研製抗菌藥物的發展過程:

今天,我們繼續人類抗病簡史(三)




淘菌時代:抗生素濫用與超級細菌

科學家們還是傾向於從微生物體內尋找抗菌類新藥,畢竟解鈴還須繫鈴人。其實,自然界中的微生物和人類一直處於相互依存、 相互制約的動態平衡中,微觀世界就像是一個看不見的巨大寶藏, 等待人們探索。 醫學方面,有害微生物仍在不停地給人類製造麻煩,即便我們 有了青黴素、消毒術和其他抗菌類藥物,但人類和微生物的戰鬥還遠遠沒有結束。 青黴素在獲得廣泛應用後,治癒了許多細菌性傳染病,但對結核病卻束手無策,結核病的病原體結核桿菌無法被青黴素殺死。在 19 世紀的歐洲,結核病是引起死亡人數最多的烈性傳染病,人們把它和中世紀的黑死病相提並論,結核病患者往往具有臉色蒼白、咯血等特徵,因此結核病也被稱為“白死病”,人們迫切希望找到 一種和青黴素一樣強大的抗生素來治癒結核病。

完成這一偉大使命的是細菌學家瓦瑟曼(August Paul Wassermann),瓦瑟曼很早就對土壤中的一種特殊的微生物放線菌十分感興趣。為了找到新型抗生素,他花了5年時間,從1萬株放線菌中篩選出了10株對結核桿菌有殺滅作用的菌株。其中只有1株灰色的放線菌,產生的抗生素既能殺死結核桿菌,又對人體沒有毒性,瓦瑟曼把這種抗生素命名為鏈黴素。這一重大發現被美國最大的製藥企業默克集團得知,在其支持下,鏈黴素很快開始被大規模工業生產,並投入市場。鏈黴素引起的轟動絲毫不亞於青黴素,因為它征服的是肆虐人類幾千年的傳染病——結核病。

瓦瑟曼的貢獻不僅在於挽救了數以億計的結核病患者的生命,更重要的是,他為其他生物學家指明瞭尋找抗生素寶藏的方向——土壤放線菌。從此以後,大量微生物學家十分狂熱地去垃圾堆、汙水溝和田野中“淘菌”——採集土壤樣本,篩選有用菌株,這和19世紀美國西部的淘金熱十分類似,唯一不同的是,科學家尋找的是比金子更珍貴的、能夠挽救萬千生命的抗生素,從此,抗生素的黃金時代真正到來了。

這一時期,抗生素研究獲得了突飛猛進的發展,科學家們發現了氯黴素、卡那黴素和紅黴素等多種抗生素,大規模的抗生素製藥 工業也開始建立起來。從埃爾利希研發砷凡納明開始,經過整整100年後,抗生素家族成員已經增加到了 133 個,它們為人類對抗 微生物、征服傳染病做出了無比巨大的貢獻,人類的平均壽命也因抗生素的廣泛使用相較19世紀增加了10年。在抗生素的幫助下,人類獲得了歷史上前所未有的健康、長壽和富足。不過,抗生素是一把雙刃劍,在治癒疾病的同時,它也促成了迄今為止人類遇到的最強大微生物——超級細菌的誕生。

20世紀80年代以後,發現新抗生素的速度明顯放慢,抗生素開發的難度越來越高。一方面,是由於科學家把能找到的微生物幾乎全都篩選了個遍,能發現的抗生素都已經發現了;另一方面,也是更重要的原因是,新抗生素開發的速度遠遠趕不上細菌耐藥性產 生的速度。一種新抗生素從研發到投入市場,往往需要數年時間,投入數億美元,而不到幾個月,細菌就會開始產生耐藥性,讓抗生素失效。 細菌耐藥性產生的根本原因在於抗生素的濫用,由於抗生素對很多疾病都可十分迅速地產生療效,醫生們傾向於使用這種快速見效的藥物,據統計,在美國每週婦科醫生開出的含抗生素的處方就達到65萬個,內科醫生開出的更多,每週開出含抗生素的處方達到了142萬個,僅僅這兩類醫生每年開出的含抗生素的處方就多達 21 億個,這是個多麼驚人的數字! 除了人用抗生素,在養殖業也存在獸用抗生素濫用的情況。隨著人口增多,人們對肉類的需求也在日益增長,於是養殖業普遍開 始實行工業化生產,飼養環境更為狹小、擁擠,衛生環境十分惡劣,容易成為病菌滋生的溫床。為了保證牲畜的健康,養殖業從業 者通常會在飼料中摻雜大量的抗生素,獸用抗生素的使用量幾乎佔到抗生素使用總量的一半。 抗生素的濫用不但無法徹底殺死病菌,反而會使細菌產生耐藥性,更可怕的是,這些細菌可能被不斷更新的抗生素強化成超級細菌。超級細菌是指那些對幾乎所有抗生素都具有耐藥性的細菌,也就是說無法用抗生素殺死這些細菌。

超級細菌的出現符合達爾文的自然選擇原理:抗生素的濫用讓細菌通過基因突變產生了耐藥性,具有耐藥性基因的細菌存活了下來,並帶著這種基因繼續繁殖。可以這麼說,抗生素給細菌指出了進化的方向,誘導它們朝著具有更強耐藥性的方向進化,只有這樣它們才能頑強生存下來。人類在不斷研發新型、更具強力殺菌效果的抗生素的同時,也促使細菌通過基因變異不斷進化,獲得超強耐 藥性,最終進化成對抗生素免疫的超級細菌,對人類文明的可持續 發展造成威脅,這一趨勢可能無法避免。 在人類與微生物曠日持久的戰爭中,我們即將面對有史以來最 強大的微生物敵人——超級細菌,也在逐漸失去曾經引以為豪的武器——抗生素。


疫情下的人類抗病簡史(三)


但我們仍有希望贏得這場戰爭,因為人類還有一個終極武器——噬菌體。噬菌體是隻在活菌體內寄生的病毒,有著嚴 格的宿主特異性,也就是說,每一種噬菌體只感染特定的宿主菌, 而對包括人類在內的其他任何生物無害,這是由噬菌體的吸附器官 和宿主菌表面受體的互補性決定的。 噬菌體通常活躍在細菌廣泛分佈的地方,比如土壤和動物腸道中,作為一種以細菌為食的生物,無論細菌進化出何種耐藥性,噬 菌體都會跟隨著細菌一起進化,因此能夠解決由抗生素產生的耐藥性問題。如果說抗生素是無差別殺菌的大規模殺傷性武器的話,噬 菌體就像是鎖定目標的追蹤導彈,進入人體後會尋找特定目標進行攻擊,而不會傷害人體內的其他益生菌。 同時,噬菌體的殺菌效率極高。給病人注射抗生素,由於人體 代謝,體內的抗生素會越來越少,藥效逐漸降低。噬菌體則不同, 在進入人體找到病菌後,噬菌體就會開始繁殖,直到消滅所有病菌後才停止繁殖,藥效一直維持在穩定水平,不會受到其他因素的干擾。

正因為噬菌體有著如此優良的特性,隨著醫學的進步,它將成 為人類抗擊超級細菌最有效的藥物。 當然,噬菌體也有其劣勢。在免疫方面,噬菌體的表層結構是 由蛋白質組成的,具有抗原屬性,往人體內注射噬菌體,可能會刺激人體免疫系統,導致噬菌體死亡,甚至引發其他的併發症。而且, 在製藥方面,噬菌體藥物的生產成本很高,相比較而言,抗生素可 以製成膠囊、粉劑和體內注射液,一般在常溫下就能保存和運輸, 但噬菌體畢竟是“有生命”的藥物,其生產、運輸的技術難度和成本都非常高。不過,這些劣勢會隨著技術的進步而得到解決,噬菌 體的應用前景仍然無比廣闊,尤其是在個性化和定製化醫療方面, 可以說,噬菌體真正代表著生物治療和個性化醫療的美好未來。 在東歐國家格魯吉亞,就出現了噬菌體的定製化醫療服務公司,細菌性感染患者將體液郵寄到公司,由公司檢測後篩選出特異 性噬菌體後進行治療,能夠治療從普通感冒到嚴重燒傷等各種情況 下的細菌感染。這種模式和目前流行的基因診斷公司 23andme 的模式十分相似,可以稱之為醫療界的 B2C。


疫情下的人類抗病簡史(三)


威力越大的武器越難研發,在不久的將來,我們將迎來真正的噬菌體藥物時代,在那時,人類將逐漸在微生物大戰中獲得壓倒性優勢,直至取得最終勝利——征服一切細菌性傳染病。

人類從誕生起,就逃脫不了和微生物相愛相殺、相互鬥爭的命運。瘟疫在給人類造成巨大傷亡的同時,也促進了人類文明自身的進化和完善。查士丁尼大瘟疫改變了歐亞大陸的歷史進程,給千年之後 奧斯曼土耳其帝國滅亡拜占庭帝國埋下了伏筆;黑死病催生了現代醫學和抗菌藥物,動搖了中世紀嚴苛的宗教束縛,就像是一劑猛藥讓宗教統治土崩瓦解,讓資本主義、人文主義和科學主義在文藝復興的土壤中生根發芽,人類從此走上了通往現代文明的快車道。 瘟疫的爆發成了文明變革的契機,促使人類終結愚昧專制的封建時代,擁抱現代文明。回顧漫長的鬥爭歷史,幸運的是,有那麼多偉大的科學家和鬥士為戰勝有害微生物而不懈奮鬥,為全人類謀 福祉:列文虎克用顯微鏡打開了微觀世界的大門;伍連德身先士卒深入疫區,提出了肺鼠疫防治和隔離的科學辦法;巴斯德和弗萊明的“意外發現”給人類帶來了巴氏殺菌法、疫苗和抗生素。歷史會銘記他們的偉大。 從苯酚到噬菌體,抗菌藥物已經走過了太遠的路程,而且還在不斷迭代進化,讓人類在微生物戰爭中越來越強大,逐漸佔據上 風。現如今,人類和超級細菌的全面戰役才剛剛開始,蒼茫大地, 誰主沉浮,人類的文明會被細菌終結嗎?我們站在先輩的肩膀上, 拿起抗菌武器仍在不斷戰鬥著。



文章內容摘自《人類如何走到今天:改變世界的科技思想與發明》


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