5月中旬爆发于德国的大肠杆菌
疫情似乎一夜之间让人们谈“菌”色变，疫情导致数千人受到感染，几十人因此丧命。在对抗疫情的战役中，科学家也迅速行动起来，合力揭开致病“杀手”的真实面目。
大肠杆菌早在1885年就被一位名叫Escherich的科学家发现，而且在相当长的一段时间内，大肠杆菌一直被认为是正常肠道菌群的组成部分。
事实上，在150多个种类的大肠杆菌中，其中大多数是与人类和谐共处的，人类出生后肠道中最先出现的
微生物之一就是大肠杆菌，它们会伴随人的一生。
大肠杆菌能够帮助人类抑制肠道内分解蛋白质的微生物生长，减少蛋白质分解对人体产生的危害；大肠杆菌还能合成维生素B和K以及有杀菌作用的大肠杆菌素。一般情况下，正常寄居在肠道内的多数大肠杆菌并不会致病，但“流窜”到膀胱、胆囊等其他部位则会引起炎症。
当然，随着科学家对大肠杆菌研究的进一步深入，他们也发现150多种大肠杆菌中也有16种类型的细菌可以使人致病，这其中就包括在世界很多区域引起肠出血性疫情的O157:H7。
致命新菌
从5月开始，一波从德国开始的大肠杆菌疫情在短时间内迅速蔓延至整个欧洲。和以往的大肠杆菌疫情流行略有不同的是，这次发病人群中妇女占了相当多数。
科学家开始推测疫情的起源来自于沙拉，这也很好解释了为什么疫情受害者大多数为女性。德国的卫生防御体系开始从蔬菜中寻找元凶，从西班牙的黄瓜再到德国的豆芽，每发现一次病源都引起不小波澜。
与此同时，各国的科学家对这种致命的细菌进行了迅速且深入的研究。由于通信技术的发达，大大方便了全球科学家的合作交流，加快了破解细菌奥秘的进程。
中国的测序机构华大基因研究院也参与了大肠杆菌的测序工作，华大基因发言人杨碧澄博士告诉《科学新闻》：“德国汉堡大学主动与华大联系，华大在获得病菌样本后3天的时间内，完成了对此新型大肠杆菌的基因组测序。”
基因组序列通过公开的信息平台发布，供全世界的科学家共同研究。基因分析的结果令科学家震惊：引起德国疫情的细菌基因组序列并非典型的肠出血性大肠杆菌（EHEC）类型，虽然这种细菌让受感染病人不同程度地出现了肠出血、腹水和肾功能衰竭症状。
根据细菌菌体抗原的分析，新的细菌属于O104:H4，科学家发现，这种细菌与一种序号为55989的肠粘附性大肠杆菌（EAEC）基因组序列具有高达93%的同源性，55989细菌是科学家2002年从中非
艾滋病患者腹泻标本中分离出来的。
EAEC能够在人类的肠道内部形成生物膜，更好地吸附在肠道表面。科学家认为，新的细菌更像是EAEC获取了EHEC的毒素表达基因，简直是“强强联合”，克服了传统的EHEC传染能力并不高的弱点。
通过多位点测序分型（Multi Locus Sequence Typing，MLST），研究人员发现引起此次疫情爆发的菌株除了与2002年的中非分离株55989有高度相似性，也与2001年在欧洲分离的菌株01-09591非常相似。这三株菌具有7个完全相同的“看家基因”（“看家基因”被广泛用于细菌分类），从而得出结论，该三类大肠杆菌为同一类型（ST678）。
这一发现促使研究小组对这三株菌展开进一步调查。通过对大肠杆菌的12个毒力基因／适应基因分析发现，2001年欧洲分离株与今年的爆发菌株完全吻合，而中非菌株与其他两株欧洲菌株相比，缺少了志贺毒素基因和抗亚碲酸盐基因。研究人员据此推测，2001年的欧洲分离株很有可能是这次爆发菌株的直接祖先。
变异酿祸
目前在世界上最为人熟知的大肠杆菌疫情，莫过于一类名为O157:H7肠出血性的大肠杆菌。
自从1982年在美国被首次分离出来后，O157:H7已经陆续在全球五大洲几十个国家被发现或引起爆发和流行。
“引起此次德国疫情的O104:H4和O157:H7的基因组都包含编码志贺氏毒素-2（Shiga-like）的序列，正是这种毒素引起感染者体内‘出血’症状，比如腹泻、出血性肠炎、溶血性尿毒综合征等。”韩国生物科学与技术研究所微生物基因组实验室主任Jihyun F. Kim博士解释说，“不过两种细菌还是有很大的区别，O104:H4是大肠杆菌中变异比较厉害，在人类肠道中更为普遍存在的细菌，换句话说，它们更好地适应了人体内的肠道环境。”
大肠杆菌是温血动物肠胃内普遍存在的细菌，而且大多数时候是对宿主有益的，但是这些不引起动物病症的细菌可能会造成人类的严重感染。“对于O104:H4来说，很可能它本身是与人类共生的一种细菌，通过‘水平基因转移’的途径，机缘巧合地获取了志贺氏毒素基因，从而变得破坏力很大。”Kim说。
华大基因的杨碧澄表示，德国爆发的疫情细菌除了既含有EHEC的致病基因，又含有EAEC的致病基因，具有两种细菌的复合特征外，还含有多种抗生素的抗性基因。
经过10年的进化，2011年的菌株可能获得了一些新的基因，从而具有了耐更多种抗生素的能力。除了氨基糖甙类、大环内酯类及磺胺类抗生素的耐药基因外，科学家还发现5种抗生素抗性基因，包括头孢菌素、单酰胺菌素、青霉素和链霉素类抗生素。因而该菌株对至少8种抗生素可能产生耐药性。
如此一来，病人的治疗就显得非常棘手。疫情爆发后，对于有症状者，德国医院根据以往经验，大多选择放弃抗生素治疗，但是德国的研究团队也将尽快根据新破译的病菌
遗传密码来研究选择性使用抗生素的可能性。针对本次疫情中出现比例奇高的溶血尿毒综合征重症病例，德国各大医院采用的主要还是以往的标准疗法——“血液透析”，以帮助排除病菌在患者体内释放的毒素，但这种疗法对部分患者并没有疗效。
溯源之难
虽然科学家很快“照出”了致病性大肠杆菌的原型，但是这种细菌到底从何而来，却让科学家伤透了脑筋。
西班牙的黄瓜最先蒙受不白之冤。在损失了上亿欧元后，西班牙政府要求欧洲联盟赔偿这一事件给本国蔬菜
出口产业带来的损失。
德国卫生系统随后发布消息称豆芽菜是元凶，随即又否认了这一结论，几天后德国方面才肯定豆芽菜确为病菌的来源。
这个过程并不顺利。Kim认为，疫情爆发的时候正是德国当地的一个节日，一部分原因就是有很多食物和餐馆被牵涉其中，“要指出一个确切的地点和污染原因非常困难”。令事件更加错综复杂的是，随着时间的流逝，最初被污染的那些食物数量已经减少。
有专家指出，细菌的溯源是一项工作量非常大的任务。虽然科学家可以借助现代化的仪器设备来观察细菌的形态，解码基因序列，但是要溯源仍然离不开原始的调查方式。科学家需要精心设计分别针对受到细菌影响和未受影响人群的调查问卷，以确定是哪些因素造成了两个人群之间的区别，比如是否是他们吃的东西，或者接触到的物质抑或是他们去过的一些地点。
从这些问卷中，调查者需要找出患病人群的一些共同线索。如果是食物，那么他们是在哪里吃过这些食物？这些食物从何而来？是哪个农场向餐馆或者超市提供了这种食物，而感染者又是从什么地方得到了这些食物？
将这些线索整合，然后再比较引起病人感染的细菌和可疑物质所携带细菌是否相同，才能进一步判断是否该物质为感染源头。
德国在溯源方面显然是有些混乱，在匆匆忙忙下了结论、发布了消息后，科学家又发现结论对象所携带的细菌和受感染者并不一致。因此一些科学家认为“德国卫生系统对于疫情的反应是不成熟的”。■
作者：
2011-7-17