跨物种感染的致命细菌，人类免疫系统的万年持久战

摘要：在传染病的历史中，牛是天花和麻疹的来源之一，鸟类传播了流感和伤寒，黑猩猩携带艾滋病病毒，而蝙蝠更是被视作众多病毒的源头，似乎动物身上的病原体常常会侵袭人类。

提到传染病，人们往往会认为这是动物带给人类的威胁。

在传染病的历史中，牛是天花和麻疹的来源之一，鸟类传播了流感和伤寒，黑猩猩携带艾滋病病毒，而蝙蝠更是被视作众多病毒的源头，似乎动物身上的病原体常常会侵袭人类。

那么反过来，人类身上的病原体是否会对其他动物造成危害呢？答案是肯定的，其中结核分枝杆菌就是这样一种能影响其他动物的病原体。

结核分枝杆菌在人类病原体中占据着重要地位。在抗生素发明之前，它所引发的疾病是综合死亡率最高的传染病之一。而且在短短几万年时间里，它从人类这一最初宿主迅速传播到其他动物体内。

先是传播到人类驯养的牛、羊、猪、猫、狗等家畜家禽身上，随后又扩散到野外的鹿、鼬、狮、虎、狼等野生动物身上，其传播范围广泛，甚至连水中的海豹以及没有肺的鱼类都未能幸免。值得注意的是，截至目前，没有任何一类动物能够演化出对结核分枝杆菌的特效免疫能力。以猕猴为例，它们在感染肺结核后，死亡率近乎100%。

结核分枝杆菌的感染机制十分特殊。一般来说，能够通过空气传播的病原体极为罕见，因为空气传播的感染路径面临诸多挑战。即使微生物能够穿透鼻腔的过滤体系，躲过气管的黏液防御，成功抵达肺部，也会遭遇免疫系统的攻击。

肺部存在大量巨噬细胞，它们在肺部不断巡逻，一旦发现不属于身体内部的物质，就会进行吞噬，并尝试对其进行分析。如果巨噬细胞无法识别吞噬的物质，就会释放细胞因子，召集其他免疫细胞共同分析。

免疫系统分工明确，各有专长，一旦病原体的身份被识别，相关信息就会被迅速传递给免疫系统的指挥中心，随后免疫系统会派遣具有针对性的免疫细胞，对疑似感染区域进行全面查杀。即使微生物具有强大的生存能力，免疫系统也有应对之策，它会招来成纤维细胞等，在感染区域周围构建纤维组织防御工事，形成囊肿，将病原体包围起来，使其因缺乏营养而死亡。

但是结核分枝杆菌却能突破免疫系统的防线。当结核分枝杆菌进入肺部后，同样会被巨噬细胞发现并吞噬。如果患者的免疫力较弱，且病菌在被吞噬时已经大量繁殖，病菌就会释放强力干扰信号，使巨噬细胞不仅无法消化它们，反而为其提供营养，让病菌在巨噬细胞内繁殖。病菌进一步影响巨噬细胞，使其向免疫系统发出错误信号，促使免疫系统在感染区域形成囊肿，而这恰恰是结核分枝杆菌计划的关键步骤。

在这个过程中，大量免疫细胞聚集，结核分枝杆菌趁机操纵巨噬细胞，吸引更多巨噬细胞前来支援。它们还会识别出体内更容易被操控的巨噬细胞，并针对性地进行召唤，利用巨噬细胞分享病原体的机制感染新的巨噬细胞。随着被操控的巨噬细胞数量增加，它们能够干扰囊肿的正常建设过程，导致形成的囊肿存在许多破洞，这些破洞使得巨噬细胞可以自由进出。

原本用于困住病原体的囊肿，反而成为了结核分枝杆菌的繁殖据点，它们既能在其中安全繁殖，又能随时扩散出去。由于这种特殊的囊肿形成方式，该病菌被命名为结核分枝杆菌。

巨噬细胞在体内的移动特性，为结核分枝杆菌的传播提供了便利，它们随着巨噬细胞在肺部四处扩散，导致肺部形成大量特殊囊肿，使得肺部组织纤维化，影响呼吸功能，患者会频繁咳嗽，将含有病菌的痰液排出体外，形成气溶胶，进而感染其他人。

有时，携带结核分枝杆菌的巨噬细胞会通过肺部伤口进入血管，扩散至全身，引发肺结核、肠结核、骨结核甚至脑结核等多种疾病，这也是没有肺的鱼类也会感染结核病的原因。

令人惊讶的是，在大约3万多年前，结核分枝杆菌几乎对人类和动物没有危害。根据分子生物学研究，结核分枝杆菌的祖先可能与今天的卡氏分枝杆菌类似，主要生活在土壤中，以分解腐殖质为生，与传染病似乎没有关联。那么，数万年前究竟发生了什么，使得这些细菌发生了转变呢？这一问题的线索来自另一种严重的传染病——艾滋病。

上世纪八九十年代，美国医生发现许多艾滋病患者出现类似肺结核的症状，而当时美国几乎已经消灭了肺结核。经过研究，医生们发现这些患者感染的是堪萨斯分枝杆菌，这种细菌同样生活在土壤中，分解腐殖质，与结核分枝杆菌的祖先特征相似。

这些细菌原本以分解腐肉为生，而艾滋病患者免疫力低下，当堪萨斯分枝杆菌随着地面扬尘被艾滋病患者吸入肺部后，它们就会在患者体内生存繁殖。类似的情况可能也发生在结核分枝杆菌的祖先身上。

那么，在数万年前，是什么导致早期人类的免疫力普遍下降呢？答案或许隐藏在一块直立人的骨骼化石中。在这块骨骼上，人们发现了许多细小的坑洼，与现代骨结核患者的症状相似，因此这块骨骼化石被认为是目前已知最早的结核病证据。

考虑到现实中只有1% - 5%的肺结核患者会发展为骨结核，这块化石背后可能存在一个庞大的远古肺结核患者群体。更重要的是，这块化石的年代距今约50万年前，这一时期正是人类从利用天然火向人工生火转型的阶段，人类与火的接触日益频繁。

2016年，一些科学家提出了一个假说，认为肺结核是火带来的危害。由于人类在几十万年前开始频繁使用火，尤其是在室内用火，不可避免地会吸入大量烟雾。烟雾中的可吸入颗粒物和有毒物质会严重损害肺部的免疫细胞，使得一些原本无法感染人体的土壤细菌有了在肺部生长繁殖的机会，其中就包括多种分枝杆菌。

分枝杆菌在土壤和水中生存时，由于没有鞭毛，无法自主运动，经常会受到变形虫等单细胞生物的捕食。为了生存，它们合成了多种有毒物质，其中一些物质能够干扰单细胞掠食者的生理功能，使其不仅不再捕食分枝杆菌，还能带着它们移动到其他地方。这些毒素对人体的免疫细胞也有一定影响。

例如，生活在海水中的海洋分枝杆菌，虽然正常情况下不会接触到人体免疫系统，但它们分泌的毒素能够影响某些人类巨噬细胞。当人在海水中受伤时，就有可能感染海洋分枝杆菌，严重时会危及生命。

对于侵染人体的分枝杆菌来说，能够合成更多、更强效的毒素，就能在人体免疫系统的攻击下获得更强的生存能力，从而感染更多的人。在数十万年的时间里，人类的免疫系统对分枝杆菌进行了自然选择，最终在大约3万多年前的非洲，一群分枝杆菌彻底转变为真正的病原体。

即便在这个时期，肺结核还不是一种极其凶险的疾病。在非洲，人们发现了一种名为“非洲分枝杆菌”的细菌，它是结核分枝杆菌的近亲，但感染力较弱，一般只能感染老人、儿童等免疫力较低的人群。非洲分枝杆菌很可能代表了结核分枝杆菌的早期形态。

巧合的是，距今3万年前，正是人类大规模走出非洲的时期。随着人类的迁徙，结核分枝杆菌也随之传播到世界各地。此后不久，大约在距今一万多年前，世界各地的人类开始定居农耕，定居生活不仅增加了人口密度，还使得人类开始大规模饲养家畜，结核分枝杆菌也开始从人类传播到动物身上。

牛成为了第一批被感染的动物之一，因为牛是人类早期唯一一种大量饲养且不轻易宰杀的动物。部分结核分枝杆菌逐渐演化成专门寄生在牛身上的牛分枝杆菌，随后羊、猫、狗等动物也相继感染，甚至偷偷进入人类住所的老鼠也未能幸免，由此衍生出了羊分枝杆菌、田鼠分枝杆菌等不同类型。之后，这些病菌可能通过老鼠传播到野外，成为全球性的传染病。

在最初阶段，这些结核病大多属于人畜共患病。在大约7000多年的时间里，经过多种动物免疫系统的筛选，部分结核分枝杆菌的致病能力大幅提升，现代意义上的肺结核和结核分枝杆菌由此诞生。

然而结核分枝杆菌的广泛传播也为人类提供了对抗它的机会。感染牛的牛分枝杆菌经过上万年的演化，几乎成为牛专属的传染病菌，对人类的致病能力大幅下降。科学家利用这一特点，对牛分枝杆菌进行处理，研发出了预防结核病的疫苗——卡介苗。卡介苗能够让人体免疫系统提前接触到低致病力的结核分枝杆菌，增强对结核病的免疫力。