WeChat ID kexueyougushi About Feature 比科学故事更重要的是科学精神 上期我们讲到，抗生素是目前已知的唯一能对付细菌性传染病的药物，但是，抗生素的滥用却成为了一个很大的社会问题。尤其是当我们发现许多非传染性疾病也可能是由于细菌引起的，我们还是对滥用抗生素不在意，这实在是需要警惕了。这一发现过程始于1983 年。当时，澳大利亚的巴里·马歇尔（Barry Marshall）医生不惜用自己的身体做实验，最终提出，许多人的胃癌和绝大多数人的胃溃疡是由一种叫幽门螺旋杆菌的细菌引起的。虽然验证这一发现并不难，但这个观点在当时看来是很激进的观点，以至于十多年后才被普遍接受。比如美国国家卫生研究所就直到 1994 年才认同这一观点。马歇尔在 1999 年对《福布斯》的记者说，“成百甚至上千的人死于溃疡，这本可以避免。” 自那以后，进一步的研究表明，或许有更多的疾病都有可能有细菌的因素在里面。这些疾病包括：心脏病、哮喘、关节炎、多发性硬化、多种精神类疾病和多种癌症。在核心科学期刊上还刊登过不止一篇怀疑糖尿病也可能由细菌引起的文章，比如 2015 年 6 月 1 日，美国微生物协会的 mBio 杂志，就刊登论文指出，新的研究表明，兔子如果长期暴露在由金黄色葡萄球菌制成的毒素中，会产生 2 型糖尿病的标志性症状，包括胰岛素抵抗和葡萄糖耐受不良。研究结果表明，消除葡萄球菌可能对预防及治疗 2 型糖尿病有益。再比如 2018 年 3 月 9 日的《科学》杂志，包括来自上海交大的中外研究人员联合发表文章指出，肠道微生物群通过碳水化合物的发酵产生短链脂肪酸（SCFA）而使人体受益。而 SCFA 的不足被证实与 2 型糖尿病有关。或许有一天，我们可能会非常迫切地需要某一种抗生素，但是找不到，这并不是一个耸人听闻的警告。 什么样的药是抗生素呢？记住一些有关药名的知识会对我们在日常生活中有所帮助。大家以后凡是看到以卡星、沙星、万星、西林、霉素结尾的，或者以头孢开头的药，就是抗生素。但是抗生素一般只能用来对付细菌，病毒是对付不了的。感冒是由感冒病毒引起的，抗生素是治不了感冒的，但是为什么我们有时候得了感冒，去医院，医生会开一点抗生素呢？这是为了治疗感冒引起的并发症的，并不能消灭感冒病毒。服用抗生素的时间务必遵医嘱或者仔细看说明书，不要觉得自己好了就停药，即使症状消失了，也不要停药。不同的抗生素生物半衰期都不一样，甚至同一种抗生素在治疗不同疾病时服药周期也不一样。擅自停药的话，没有完全杀灭的细菌就容易发生变异，从而产生耐药性，继续蛰伏在你的体内。 不过，有趣的是，细菌自己也会生病，听到这一消息或许能让你舒服一点。有时候，细菌也会受到一种叫噬箘体的病毒感染。病毒是一种奇怪而讨厌的小东西，用诺贝尔奖得彼得·梅达沃（Peter Medawar）的话来说，病毒就是“一小撮被蛋白质包裹着的坏消息”，比尔可能觉得这句话实在很难理解，就在《万物简史》的原著中将这句话改为了“总是被负面消息包围的一小撮核酸”，我觉得改得很传神，也好理解。确实是这样，病毒比细菌更小、更简单，它就是蛋白质包裹住的一小撮核酸，甚至有的病毒连蛋白质也不需要，就是裸露的一点儿核酸，还有一种更极端的案例，阮病毒，连核酸也没有，就是一小撮裸露的基因片段。因此，一般认为病毒本身并不是生命。在分离状态中，它们是中性的、无害的。但是一旦把它们放到一个合适的宿主中，它们就会忙个不停，似乎一下子就有了生命。已知的病毒大约有 5000 多种。有几百种疾病都是拜它们所赐，从普通的流感，到那些危及生命的重症，比如天花、狂犬病、黄热病、埃博拉、脊髓灰质炎，以及艾滋病等等，多到数不过来。 病毒会劫持活细胞的基因物质，并用它们来生产更多的病毒。它们分裂起来常常很疯狂，拼命寻找更多的细胞入侵。由于它们本身并不是活着的生物，所以可以保持一种极为简单的形式。包括HIV 在内的许多病毒，仅仅只有 10 个或更少的基因，而即使是最简单的细菌也需要几千个。它们很微小，小到用传统的显微镜都看不见。直到 1943 年电子显微镜发明出来，人们才第一次看到了它们的样子。但是它们的破坏力却极为惊人，单单是天花病毒，在 20 世纪估计就造成了 3 亿人的死亡。 病毒还有一项令人不安的本事，它们可以以一种全新的令人吃惊的形式在世界上爆发，然后就像它们迅速地出现一样又很快地消失。有这样一个例子，那是 1916 年，在欧洲和美国开始流行一种很奇怪的昏睡病，被称之为昏睡性脑炎。感染者会昏睡不醒。但要叫醒他们却也并不是很难，他们可以进食和上厕所，还能理智地回答问题，知道自己是谁，正在哪里。只是他们显得很漠然。一旦让他们去睡觉，他们会立刻躺下进入深睡眠状态，并长时间地保持这种状态。有些人要这样过了几个月后才死去。少数的幸存者虽然恢复了知觉，但再也不像过去那样有活力了，整天没精打采的，有位医生形容他们像“一座座死火山”。在 10 年的时间里，这种病夺去了 500 万条生命，然后自己静悄悄地消失了。但这种病并没有得到人们持续的关注，因为在同一时期，有另一种更可怕的流行病，实际上是史上最可怕的流行病，横扫了整个世界。 这次疫情有时被称之为“猪流感”，有时也被称为“西班牙流感”，不管名称怎么叫，它都是凶猛异常的。第一次世界大战持续四年，死了 2100 万人，而猪西班牙流感杀死同样多的人只用了四个月。一战中差不多有 80%的美军不是死于敌人的枪炮，而是死于流感。一些部队的死亡率甚至高达 80%。 西班牙感起始于 1918 年的春天，刚开始它是一种普通的非致命性的流感。谁知过了几个月，没人知道具体是什么原因，从哪里开始，总之疫情突然变得严重起来，只有五分之一的患者症状轻微，其余的都很严重，许多人死亡。有些患者短短数小时就死亡了，其余的也就多坚持了几天。 在美国，首例病死记录是在 1918 年 8月末，患者是一名波士顿的海员，但很快疫情便蔓延到了全国各地。一时间，学校停课，公共娱乐活动取消，人们纷纷戴上了口罩。但这一切没起到太大作用。1918 年的秋天到来年春天，全美有 548,452 人死于流感。英国的死亡人数是 22 万，法国和德国也差不多。全世界的死亡人数没法统计，因为第三世界国家的记录很有限，但不会少于 2000 万，很有可能达到 5000 万，甚至有些人估计全球的死亡人数高达 1 亿。 为了研制出疫苗，医疗当局在波士顿淃鹿岛的一所军方监狱进行试验，志愿者是监狱中的犯人。当局许诺，如果犯人挺过一系列的试验不死，就可以得到赦免。这些试验都相当的严酷。首先，从病死者受感染的肺部组织中取下一些注射到志愿者体内，然后用带病菌的气雾剂喷射到实验对象的眼睛、鼻子和嘴里。如果志愿者没死，他们就取临死的病人的排泄物直接抹在志愿者的喉咙中。要是这也死不掉，他们就会要求志愿者坐好张开嘴，然后让病情严重的患者稍稍坐起来，对着他们的脸咳嗽。 出人意料的是，有 300 人申请当志愿者，医生从中选择了 62 人。结果，没有一个人患上流感，一个人也没有。唯一得病的是一名病房的医生，他很快就病死了。对此事的可能解释是，早在几周以前，疫病已经袭击过了这所监狱，所有的志愿者都是幸存者，他们已经具备了免疫力。 我们对 1918 年的那次流感疫情所知甚少，或者说完全不了解也不为过。谜团之一是，为什么会爆发得如此突然，而且是同时在远隔重山大洋的世界各地。理论上来说，病毒离开人体后只能存活几个小时，它们怎么能在几周之内就出现在马德里、孟买和费城呢？ 有一个可能的解释是，病毒是被那些症状很轻微甚至是完全没有症状的人培育和传播的。即便是在疫情爆发时，大约也会有 10% 的人感染了流感但毫无感觉，因为他们没有症状。但这些人依然在流动，所以他们便成了疫病的最大传播者。 这或许能够解释 1918 年疫情的广泛性，但却无法解释，为什么病毒潜伏了几个月之后，然后几乎可以说是在同一段时期内，在世界各地凶猛爆发。更神秘的是，疫病的主要侵袭对象都是青壮年。一般而言，老人和孩子最容易患上流感，但是 1918 年的那次疫情中，死亡的人绝大多数都是二十几、三十几岁的壮年。老人不得病或许还可以解释为他们早年曾经受过同种病毒的感染，从而获得了抵抗力。但为什么少年儿童也幸免却说不清楚了。但最大的谜还是为什么 1918 年的流感具有如此高的致死性，而大部分其他流感不是这样。我们现在依然没有答案。 某些类型的病毒时不时地就会爆发一次。比如一种发源于俄罗斯的叫 H1N1 的流感病毒 1933 年首次大面积爆发，然后又在上世纪五十年代和七十年代再次爆发。在这几次爆发的间歇期，这种病毒躲在哪里我们不知道。有人认为病毒是躲在了野生动物体内，潜伏一代人后又再次向新一代人发起攻击。谁也无法排除可怕的猪流感会再度爆发的可能性。听到这里，你大概就能理解为什么每次我国一旦出现禽流感疫情，相关部门都会高度重视，有些专家就会显得很紧张，电视新闻中的各种报道也非常多。 周围常常有人不理解，流感流感，不就是流行性感冒吗，一个感冒为啥会这么大惊小怪呢？实际上，对流感这个词的吐槽由来已久，这个词翻译自英文 flu，而感冒在英文中是 cold，相差实在太大。别看是一个小小的翻译问题，在我看来，它潜伏着巨大的危机，流感和感冒是很不一样的，但是这个名词导致了大多数老百姓对他会丧失警惕性。我想，科普人不论怎么努力，可能远不如国家出台一个规定，把“流感”改名为“致命感”或者“瘟疫”来得有效。 到目前为止，应对流感的最佳手段还是每年提前打流感疫苗。我去年秋天就带着全家去打了，但是，在中国，会去打流感疫苗的人还是非常少的，因为大家觉得一个感冒有什么好预防的呢。可是，类似 1918 年那次猪流感一样的瘟神始终悬在人类的头上。 即使猪流感不爆发，也会有其他疫情随时爆发。可怕的新病毒随时在产生。埃博拉、拉沙热和马尔堡热，一直在时不时地爆发，谁也说不清楚它们此时是否正悄悄地在某处变异，然后等待一个合适的时机灾难性地大爆发。今天我们已经可以明确，艾滋病在人类当中出现的时间要比过去以为的早得多。曼彻斯特皇家医院的研究人员发现，1959 年死于一种神秘的未知疾病的海员患上的就是艾滋病。然而，不管是出于什么原因，这种疾病在随后的 20 年中，一直安静地蛰伏着。 还有一些可怕的疾病一直没有大爆发，这堪称奇迹。比如，有一种叫拉沙热的，是 1969 年在西非首次发现的，这是一种极为凶猛的疫病，我们对它了解很少。同一年，耶鲁大学的一位医学博士在研究拉沙热时被感染了，但他幸存了下来。令人意想不到的是，一名在附近的一个实验室工作的技术人员并未直接接触过病毒，但却也被感染了，并最终死亡。 万幸的是，疫情仅到此为止，没有爆发开来，但我们不可能指望总是那么走运。我们的生活方式招致流行性传染病。飞机旅行使得传染病在全球的扩散是如此的容易。比如埃博拉病有可能起于非洲的贝宁，但却终于纽约、北京或是内罗毕，或是同时在三地爆发。这还意味着防疫机构必须熟悉每个地方的每一种疾病，这显然是不现实的。在 1990年，有一名住在芝加哥的尼日利亚人在回国时感染了拉沙热，但他直到回到美国后才开始出现症状。他在确诊之前就死在了芝加哥的一所医院里，在医治的过程中，没有人采取特别的预防措施，因为根本没人想到他得的是世界上最致命的传染病之一。但下次，我们可不一定再有这么好的运气了。 好了，说完了这个令人忧虑的话题，微生物的世界我们就讲到这里，接下来，我们继续讲那些看得见摸得着的生物。 我们经常会听到化石这个词，其实，生物要成为化石，是一件相当不容易的事情。超过 99.9%的生物最终都会化为乌有。当你的生命之火熄灭后，组成你的每一个分子都会被啃光，或者被冲刷得一干二净，但这些分子又会成为别的系统的一部分。这世界就是如此循环的。即便那剩下的不足 0.1% 的没有被微生物啃光的生物，变成化石的几率依然是很小的。 如果你希望自己死后成为化石，那么有这么几个必要条件。首先，你得死在一个恰当的地方。大约只有 15% 的岩石是能保存化石的。所以，如果你倒下的地方将来会变成花岗岩，那你就肯定没戏了。你倒下的地方得是一片沉积物，这样你才能被埋在里面留下印子，就好像一片叶子落在淤泥上。或者，你在隔绝氧气的条件下慢慢分解，于是你的骨头或者身体其他的较坚硬的部位（极少数情况下还包括一些柔软的部位）会被溶解的矿物质所取代，创造出一个与原件形状一样的石化副本。接着，这片包含化石的沉积物会随着地质运动而被任意地挤压、折叠、推动。里面的化石必须保持住某种可识别的形状。最后，尤为重要的是，在经历了几千万年甚至几亿年的掩埋之后，它们还能被发现，并且被认为是某种值得收藏的东西。 据认为，每 10 亿块骨头中大约只有一块骨头会成为化石。如果真是这样的话，那么我们可以算算所有今天还活着的中国人有可能留下多少化石，我们这只是个数学计算啊，你别跟我较真说中国人基本都是火葬什么的。上次节目就有很多人跟我较真说细菌的数量不可能超过质子的数量，因为细菌也有质子啥的。哎吆，我实在没想到大家会去那么想，下次再打那样的比方，我得多费点口舌。我现在为了让你理解只有 10 亿分之一的骨头能变成化石是个什么概念，所以我们打一个比方，粗略一点，我们按 14 亿人口算今天所有活着的中国人，每人拥有 206 块骨头，于是，十亿分之一就是能最终变成化石的只有约 288 块，差不多也就是一副完整的骨架再多几块骨头吧。当然，这些骨头能不能被发现又是另外一个问题。请千万记住，它们中的任何一块骨头都可能被埋在 960 万平方公里土地上的任何一个地方。只有很少的一部分土地会被翻动，能被仔细查看的土地就更少了。所以，要是能被发现，显然是一个奇迹。无论从哪个意义上来讲，化石都变得越来越稀少了。绝大多数在地球上生存过的物种都没有留下任何痕迹。有人估计每 1 万个物种当中只会有一个留下化石记录。这是一个相当小的比例。然而这还是一个很乐观的估计。人们普遍接受地球史上曾经过出现过 300 亿种生物，利基（Richard Leakey）和罗因（Roger Lewin）在《第六次大灭绝》（The Sixth Extinction）一书中认为有化石记录的物种是 25 万种。如果你赞同这个数据，那么能留下化石的就不是万分之一而是 12 万分之一了。不管怎么说，我们所拥有的生命样品只是微不足道的一点点。 还有一个事实，我们今天所拥有的化石品种极不均衡。你想，绝大多数的陆生动物是不会死在沉积物中的。它们倒在露天下，不是被吃掉，就是腐烂掉，或者在风吹雨淋中彻底消失掉。因此，化石偏好海洋生物几乎到了荒唐的地步。约 95% 的化石都是曾经生活在水里的动物，绝大多数又是在浅海中的。 我上面讲了那么多，是为了下期的节目做一个铺垫。下期节目，我们来聊一聊地球壮阔的生命历程。 往期 令人惊叹的微生物 有毒的氧气和线粒体入侵 生命起源于海洋、陆地还是地外？ 奢侈的海鲜和生命的起源 意外连连的海洋 美丽而危险的一氧化二氢 水槽中的漩涡是地球自转的证据吗？ 一次台风相当于多少颗原子弹？ 长按识别二维码，收听更多 信扫一扫赞赏作者 Reward 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