5月中旬爆發於德國的大腸杆菌疫情似乎一夜之間讓人們談“菌”色變，疫情導致數千人受到感染，幾十人因此喪命。在對抗疫情的戰役中，科學家也迅速行動起來，合力揭開致病“殺手”的真實麵目。
大腸杆菌早在1885年就被一位名叫Escherich的科學家發現，而且在相當長的一段時間內，大腸杆菌一直被認為是正常腸道菌群的組成部分。
事實上，在150多個種類的大腸杆菌中，其中大多數是與人類和諧共處的，人類出生後腸道中最先出現的微生物之一就是大腸杆菌，它們會伴隨人的一生。
大腸杆菌能夠幫助人類抑製腸道內分解蛋白質的微生物生長，減少蛋白質分解對人體產生的危害；大腸杆菌還能合成維生素B和K以及有殺菌作用的大腸杆菌素。一般情況下，正常寄居在腸道內的多數大腸杆菌並不會致病，但“流竄”到膀胱、膽囊等其他部位則會引起炎症。
當然，隨著科學家對大腸杆菌研究的進一步深入，他們也發現150多種大腸杆菌中也有16種類型的細菌可以使人致病，這其中就包括在世界很多區域引起腸出血性疫情的O157:H7。
致命新菌
從5月開始，一波從德國開始的大腸杆菌疫情在短時間內迅速蔓延至整個歐洲。和以往的大腸杆菌疫情流行略有不同的是，這次發病人群中婦女占了相當多數。
科學家開始推測疫情的起源來自於沙拉，這也很好解釋了為什麽疫情受害者大多數為女性。德國的衛生防禦體係開始從蔬菜中尋找元凶，從西班牙的黃瓜再到德國的豆芽，每發現一次病源都引起不小波瀾。
與此同時，各國的科學家對這種致命的細菌進行了迅速且深入的研究。由於通信技術的發達，大大方便了全球科學家的合作交流，加快了破解細菌奧秘的進程。
中國的測序機構華大基因研究院也參與了大腸杆菌的測序工作，華大基因發言人楊碧澄博士告訴《科學新聞》：“德國漢堡大學主動與華大聯係，華大在獲得病菌樣本後3天的時間內，完成了對此新型大腸杆菌的基因組測序。”
基因組序列通過公開的信息平台發布，供全世界的科學家共同研究。基因分析的結果令科學家震驚：引起德國疫情的細菌基因組序列並非典型的腸出血性大腸杆菌（EHEC）類型，雖然這種細菌讓受感染病人不同程度地出現了腸出血、腹水和腎功能衰竭症狀。
根據細菌菌體抗原的分析，新的細菌屬於O104:H4，科學家發現，這種細菌與一種序號為55989的腸粘附性大腸杆菌（EAEC）基因組序列具有高達93%的同源性，55989細菌是科學家2002年從中非艾滋病患者腹瀉標本中分離出來的。
EAEC能夠在人類的腸道內部形成生物膜，更好地吸附在腸道表麵。科學家認為，新的細菌更像是EAEC獲取了EHEC的毒素表達基因，簡直是“強強聯合”，克服了傳統的EHEC傳染能力並不高的弱點。
通過多位點測序分型（Multi Locus Sequence Typing，MLST），研究人員發現引起此次疫情爆發的菌株除了與2002年的中非分離株55989有高度相似性，也與2001年在歐洲分離的菌株01-09591非常相似。這三株菌具有7個完全相同的“看家基因”（“看家基因”被廣泛用於細菌分類），從而得出結論，該三類大腸杆菌為同一類型（ST678）。
這一發現促使研究小組對這三株菌展開進一步調查。通過對大腸杆菌的12個毒力基因／適應基因分析發現，2001年歐洲分離株與今年的爆發菌株完全吻合，而中非菌株與其他兩株歐洲菌株相比，缺少了誌賀毒素基因和抗亞碲酸鹽基因。研究人員據此推測，2001年的歐洲分離株很有可能是這次爆發菌株的直接祖先。
變異釀禍
目前在世界上最為人熟知的大腸杆菌疫情，莫過於一類名為O157:H7腸出血性的大腸杆菌。
自從1982年在美國被首次分離出來後，O157:H7已經陸續在全球五大洲幾十個國家被發現或引起爆發和流行。
“引起此次德國疫情的O104:H4和O157:H7的基因組都包含編碼誌賀氏毒素-2（Shiga-like）的序列，正是這種毒素引起感染者體內‘出血’症狀，比如腹瀉、出血性腸炎、溶血性尿毒綜合征等。”韓國生物科學與技術研究所微生物基因組實驗室主任Jihyun F. Kim博士解釋說，“不過兩種細菌還是有很大的區別，O104:H4是大腸杆菌中變異比較厲害，在人類腸道中更為普遍存在的細菌，換句話說，它們更好地適應了人體內的腸道環境。”
大腸杆菌是溫血動物腸胃內普遍存在的細菌，而且大多數時候是對宿主有益的，但是這些不引起動物病症的細菌可能會造成人類的嚴重感染。“對於O104:H4來說，很可能它本身是與人類共生的一種細菌，通過‘水平基因轉移’的途徑，機緣巧合地獲取了誌賀氏毒素基因，從而變得破壞力很大。”Kim說。
華大基因的楊碧澄表示，德國爆發的疫情細菌除了既含有EHEC的致病基因，又含有EAEC的致病基因，具有兩種細菌的複合特征外，還含有多種抗生素的抗性基因。
經過10年的進化，2011年的菌株可能獲得了一些新的基因，從而具有了耐更多種抗生素的能力。除了氨基糖甙類、大環內酯類及磺胺類抗生素的耐藥基因外，科學家還發現5種抗生素抗性基因，包括頭孢菌素、單酰胺菌素、青黴素和鏈黴素類抗生素。因而該菌株對至少8種抗生素可能產生耐藥性。
如此一來，病人的治療就顯得非常棘手。疫情爆發後，對於有症狀者，德國醫院根據以往經驗，大多選擇放棄抗生素治療，但是德國的研究團隊也將盡快根據新破譯的病菌遺傳密碼來研究選擇性使用抗生素的可能性。針對本次疫情中出現比例奇高的溶血尿毒綜合征重症病例，德國各大醫院采用的主要還是以往的標準療法——“血液透析”，以幫助排除病菌在患者體內釋放的毒素，但這種療法對部分患者並沒有療效。
溯源之難
雖然科學家很快“照出”了致病性大腸杆菌的原型，但是這種細菌到底從何而來，卻讓科學家傷透了腦筋。
西班牙的黃瓜最先蒙受不白之冤。在損失了上億歐元後，西班牙政府要求歐洲聯盟賠償這一事件給本國蔬菜出口產業帶來的損失。
德國衛生係統隨後發布消息稱豆芽菜是元凶，隨即又否認了這一結論，幾天後德國方麵才肯定豆芽菜確為病菌的來源。
這個過程並不順利。Kim認為，疫情爆發的時候正是德國當地的一個節日，一部分原因就是有很多食物和餐館被牽涉其中，“要指出一個確切的地點和汙染原因非常困難”。令事件更加錯綜複雜的是，隨著時間的流逝，最初被汙染的那些食物數量已經減少。
有專家指出，細菌的溯源是一項工作量非常大的任務。雖然科學家可以借助現代化的儀器設備來觀察細菌的形態，解碼基因序列，但是要溯源仍然離不開原始的調查方式。科學家需要精心設計分別針對受到細菌影響和未受影響人群的調查問卷，以確定是哪些因素造成了兩個人群之間的區別，比如是否是他們吃的東西，或者接觸到的物質抑或是他們去過的一些地點。
從這些問卷中，調查者需要找出患病人群的一些共同線索。如果是食物，那麽他們是在哪裏吃過這些食物？這些食物從何而來？是哪個農場向餐館或者超市提供了這種食物，而感染者又是從什麽地方得到了這些食物？
將這些線索整合，然後再比較引起病人感染的細菌和可疑物質所攜帶細菌是否相同，才能進一步判斷是否該物質為感染源頭。
德國在溯源方麵顯然是有些混亂，在匆匆忙忙下了結論、發布了消息後，科學家又發現結論對象所攜帶的細菌和受感染者並不一致。因此一些科學家認為“德國衛生係統對於疫情的反應是不成熟的”。
（來源：科學新聞）
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