肺結核誕生在火中？

知識 08-09

本文作者:Ed Yong

（牙黙/翻譯）幾千年前的一個寒冷夜晚，某個非洲洞穴里，一群人圍聚在火邊。他們用火焰烹飪食物，製造新的武器，為自己取暖。然而，哪裡有火，哪裡就有煙，這些煙正讓擠在一起的人們難過地咳嗽。在他們發炎的呼吸道中，一種平時生活在土壤里的微生物侵入了，它紮根、變化，演化成了一種新東西。

這個故事，新南威爾士大學的生物學家麗貝卡·奇澤姆（Rebecca Chisholm）和馬克·田中（Mark Tanaka）認為，可能就是人類最古老的疾病之一——肺結核的起源。

肺結核俗稱肺癆，由結核分枝桿菌導致，它困擾人類已經有成千上萬年的歷史。科學家們在9000年前的以色列人遺骸和2000年前的埃及木乃伊上都發現了肺結核感染的痕迹。如今，這種病每年仍導致大概150萬人死亡，多於其他任何一種傳染病。而這一切，奇澤姆和田中說，都來自於火。

肺結核誕生在火中？

「你噴的火/是我的造型/I m feeling good/無法喘氣」……呼吸困難是肺結核的癥狀之一。

科學家們過去認為，就像艾滋病、瘧疾、埃博拉等其他疾病一樣，肺結核最初是由其他動物傳染給人類的。但他們很有可能弄反了：從現有證據來看，肺結核一開始似乎是一種人類疾病，之後才由我們人類傳染給其他動物。所有讓海豹、牛、嚙齒動物和其他動物患上肺結核的菌株，都源自於感染人類的那種細菌。那麼，人類又是從哪裡感染上那種細菌的呢？

答案很有可能是環境。結核分枝桿菌來自於一個稱為分枝桿菌的微生物譜系，它們生存於土壤和水中，基本無害。其中一些分枝桿菌侵入免疫系統變弱或呼吸道發炎的人體時，可能會引發機會性感染。但這種情況是罕見的，而且這些細菌很少傳播到新的宿主上。相比之下，結核分枝桿菌卻是一種「絕對病原體」——它只為了致病而存活。而且它的傳染性很強，通過生病宿主的咳嗽和噴嚏傳播。

一種偶爾致病的環境微生物是怎麼變成只會致病的人類微生物的？「它必須進化，變得能在人與人之間傳播，」田中推斷，「如果它不經常感染人體，這一過程會無比漫長。所以可能有某個因素加速了這一過程，為這種細菌提供了多重進化機會。」

「火是一個不錯的備選項。」他說。首先，火很臟。煙霧中的顆粒被吸入後，可能會引發呼吸疾病，阻止免疫系統將累積的微生物清除。這就使得環境中的分枝桿菌更容易感染人體。而且，由於火能聚集人群，且常常是在通風較差的地方，剛具感染性的分枝桿菌就更容易找到新宿主。這下，所有恰好的進化壓力均已到齊，促使土壤中的無害微生物轉變成一種可傳染病原。

為了檢驗這一想法，奇澤姆和田中模擬了一種古老分枝桿菌的演化過程。模擬顯示，即使這種微生物只需要兩次突變就能在人與人間具有中度傳染力，但這些突變在正常條件下是很難發生的。然而，一旦加上火——更準確地說，有了因為火而增加的社會接觸和受損的肺部——突變的幾率就大大增加。這肯定不是第一次我們在使用一項新技術時，有計劃外的結果隨之而至了。

目前為止，這只是一個假說。但威斯康星大學麥迪遜分校的人類疾病演化學者凱特琳·佩珀雷爾（Caitlin Pepperell）認為它「確實很有趣，引人思考」。「這個假說是合理的，因為吸入的煙對肺部的先天免疫系統有很大危害，而這正是人體對抗肺結核的第一道防線。也許侵入的細菌就是從打破這道防線開始，變得更易致病。煙的吸入還會增加咳嗽，從而增加肺結核的傳播。」

時間順序也是合理的，田中補充道。儘管人類首次用火和肺結核首次出現的時間仍有許多不確定之處，但前者應該是先於後者的。

然而所有這些推論都建立在結核分枝桿菌是先在人體中進化，然後才侵入動物的前提上。雖然目前來看這是真的，但隨著科學家們對這種微生物及其相關生物的了解增多，這一理論可能會發生改變。

「在感染人類之前，肺結核很有可能已經感染了另一種非洲的哺乳動物。」馬克斯·普朗克人類歷史科學學會的柯爾斯頓·博斯（Kristen Bos）說。目前為止，科學家們只研究了六個動物譜系中的結核分枝桿菌及其相關微生物，而在此之外情況可能更加多樣。如果發現的動物群攜帶的結核菌株比已知的更古老，「那就可能威脅到『更新世篝火理論』。」博斯說。

「這個假說很難直接驗證，因為時間太久遠了，而我們無法『穿越』回古代。」田中承認。但他們有可能找到更多「時間膠囊」——帶有古代結核菌株DNA的人類或動物殘骸。

這極具挑戰性，況且除了尋找結核分枝桿菌的古代樣本，科學家們還得尋找它進化前的微生物「前身」，這使得研究的難度加倍了。「我們並不知道結核分枝桿菌的『前身』是什麼樣子，而在我看來，將這一結核菌原型從土壤中無數種污染物分枝桿菌中區分出來是幾乎不可能的，」佩珀雷爾說，「但這很值得一試！」

題圖來源：Eduard Korniyenko / Reuters

（編輯：Ent）

編譯來源

theatlantic.com, Was Tuberculosis Born Out of Fire?

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