陪細菌“聊天”

我們看不到它們，它們卻與我們“親密接觸”：一張流通著的紙幣上至少有30 億個細菌， 沙門氏菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、變形桿菌，以及肝炎病毒等，簡直就是一艘超級“細菌航母”；我們隨手抓起一把土壤，里面至少有10 億個細菌；我們以為刷得潔白的衛生間一定很干凈，事實上，無數的細菌正在角落里嬉鬧繁殖。

最親密的鄰居

研究人員曾做過一個試驗，從流通市場換回的68 張一元舊幣中，5 張紙幣上的細菌足以讓健康狀況良好的人得病，59 張能讓免疫系統受損者(如艾滋病病毒攜帶者或癌癥病人)引起感染。“你在一天中能遇到多少細菌？”你可能回答不了這個問題。但人體的皮膚表層居住著數量龐大、種類繁多的細菌群落。

不要說在我們的皮膚和頭發里的細菌部落，在身體內部也充斥著數以億計的細菌。在我們的體內，有一個龐大而且與我們的健康密切相關的細菌世界。它們的數量是你身體細胞總數的10 倍還多。所以，它們對于人體的健康起著至關重要的作用。

在我們的內臟中就有近90萬億個細菌在“安營扎寨”。我們之所以會長齲齒，不是真的有蛀蟲，而是因為口腔中有各種細菌生存，它們在分解利用食物中的糖類時產生許多有機酸，會腐蝕牙齒，留下難看的小洞和黑斑。

人的大腸更是細菌的天堂，因為那里有豐富的食物，合適的酸堿度和溫度。這些菌群通常對人體沒有危害，相反它們還有一個文雅的名字——“益生菌”（意指有利于生命）。這些益生菌在自我繁殖生活的同時也為人體做出了許多貢獻，它們提供維生素、葉酸及氨基酸等物質，幫助人體降解食物，參與食物的消化和吸收。

當然，絕大多數細菌是非致病的。通常它們和我們的身體融洽相處。但是，當致病菌進入我們體內或者體內細菌群落紊亂時，我們就有可能因不能抵抗它們而生病。

成敗抗生素

感冒了，怎么辦？或許你會說：“用些青霉素。”使用了青霉素，很快康復了。但是，下一次感冒時，它還會有用嗎？在大多數時間里，我們和細菌和平共處，但有時這個動態的平衡也會突然被打破。在世界上的第一種抗生素——青霉素被發現之前，每年有數以百萬計的人死于某種在今天可以被輕易治愈的傳染病。青霉素的發現是人類與疾病斗爭史上的一座豐碑，步入抗生素時代之后，人類的平均壽命增加了15年。

有了各類抗生素，許多瘟疫已經被我們消滅，我們似乎可以陶醉在這場戰斗的勝利中了。然而，時至今日，雖然我們已經有了更多更好的抗生素，但越來越多的可怕疾病隨之而來：從“世紀瘟疫”艾滋病到非典，還有瘋牛病和禽流感，人類非但沒有將這些微小的生物統統消滅，反而使更多更難對付的致病菌出現。原因何在？由于濫用抗生素，這些細菌因本身的適應和保護機制，很快發生了變異，具有越來越強的耐藥性，人類的免疫能力卻越來越低。人類與這些致病菌的戰斗陷入一個怪圈：用更強效的抗生素，人類取得了短暫的勝利，然后致病菌迅速變異并產生抗藥性，然后再次感染人類。

開啟編碼基因

科學家已經意識到，要戰勝細菌不能簡單地依靠抗生素。為了尋找對付這些微小生命的新方法，科學家首先要做的就是破譯細菌之間的“語言”。

細菌在人體內橫行肆虐，并不是散兵游勇似的單個作戰，因為單個細胞很容易被人體自身的免疫系統所殺死。與人類的活動相似，一些細菌在它們開始某種活動前需要具備一定的“法定人數”（即需要有一定數量的個體存在），科學家將它們對這種狀態的感應叫做“群體感應”。細菌只有在感受到周圍同類的相當數量之后，才會做出是“養精蓄銳”還是“蠢蠢欲動”的決定。當細菌的數量達到某種程度時，破壞活動就開始了。例如沙門氏菌，要等到集結成群后，才釋放足夠的毒素致使其宿主患病。

那么，細菌是如何感應這種狀態并彼此溝通行動的呢？細菌界也會使用各種“語言”，有些“語言”已經被科學家成功破譯。自然情況下，細菌通過釋放化學信號和同伴進行交流。它們向外分泌出某種化學物質，以霍亂弧菌為例，每個細菌能釋放出一種小分子，每個細菌表面都有受體蛋白，能夠感受這種分子。當分子的數量達到特定的水平時，受體蛋白發生變化，使細菌感知它們有了足夠的“人數”，繼而開始發生變化：開啟編碼基因，合成并釋放毒素刺激宿主，導致嘔吐和痢疾，排出更多的致病菌。

每種細菌都有自己的秘密“語言”，有趣的是，大多數細菌擁有共同的“方言”：化學信號。在所有的細菌中，化學信號均起源于同一個基因，它在“群體感應”中被作為信號語言使用。研究人員將大腸桿菌與一種會發光的海洋細菌混合在一起，結果發現，任意一種細菌的化學信號都可以調節這種海洋細菌發光的強弱，并打開大腸桿菌中的“法定人數”感應基因。

科學家還發現了一些具有特殊指令的細菌“語言”：在生存壓力增大時，大腸桿菌會通過各種競爭生存下去，其中包括分泌一種叫做“胞外死亡因子”的物質，這種物質能使細菌自殺死亡。細胞死亡對單個細菌是不利的，但通過“胞外死亡因子”作用于一個群體，就能使細菌成為一個整體。

馴服細菌

細菌這種特殊的語言交流方式，給科學家帶來巨大的啟示：跟細菌聊聊天，讓它們乖乖聽話！既然細菌需要感知一定數量的同類存在才會行動，那么切斷它們之間的聯絡網，讓那些“化學語言”無法溝通，或者降低“化學語言”的濃度，使之達不到開啟細菌反應的濃度，使細菌的破壞活動無法進行。這是一種完全不同于抗生素的途徑，科學家認為它不會帶來細菌耐藥性的增強。此外，我們還可以利用特殊的“語言”向細菌“發號施令”，比如利用“胞外死亡因子” 向致病菌下達“自殺”指令，讓其自我消滅。

科學家當然不滿足于利用現成的細菌“語言”，他們希望通過遺傳改造讓細菌用人類制造的“語言”進行彼此間的交流。將一些特殊的基因加入致病菌的體內，把這些經過改造的致病菌混入到同種細菌的自然菌群中，然后提供某種特定的化學信號，觸發改造過的細菌做出應答，被改造過的細菌就能夠產生毒性物質將細菌殺死，或者是向同類發出錯誤的指令。研究人員相信，我們可以征服更多的致病菌。也許有一天，可以跟所有的細菌“聊天”。