大肠杆菌:“草根”何以变“超级”

报告说，这个菌系与美国菠菜感染的大肠杆菌O157:H7并不一样。事实上，这是一个完全不同的菌系，它叫做O104:H4。这一菌系从前没有导致过疾病的暴发。塔尔查找了报告这一欧洲菌系的医学文献，发现只有少数人曾经感染过该菌，但这些人中无一人患病。然而这一回不知什么原因，这种昔日不起眼的微生物已转为恶性，引发了史上最大的大肠杆菌疫情。

据报道，截至6月19日，因肠出血性大肠杆菌感染而死亡的人数已经达到39人，感染者共3408人。德国以外的13个欧洲国家以及加拿大和美国共有大约100人受到感染。目前，疫情正在减弱，新增感染人数也在下降。罗伯特·科赫研究所的统计显示，在这些病例中，有798人出现了严重的溶血性尿毒综合征。

这场疫情将使欧洲农民损失数千万欧元。欧盟已经为欧洲受影响的农民提供了2.1亿欧元的补偿，但农民抱怨这些钱远远不能弥补他们的损失。德国农民协会主席索恩莱特纳说，全欧洲种植户的损失在5亿～6亿欧元之间。

塔尔说：“我们不知道这种病菌的存在，这次疫情的暴发令人吃惊。”

连塔尔这样的人都感到吃惊的事实应该值得每个人关注。新疫病的出现让其他国家也开始考虑如何应对类似的疫情。

细菌“变脸”

目前，究竟是什么原因造成了疫情暴发依然令人困惑。人体胃肠内充满了数十亿无害的大肠杆菌，这些细菌通常与其他哺乳动物相安无事。大肠杆菌是如此无害，以至于微生物学家早在100年前就开始在实验室中培养它们，并使其成为地球上被研究得最为深入的物种。

但在20世纪中期，科学家开始揭示可能导致腹泻并危及生命的大肠杆菌菌系，这些细菌不像一般的大肠杆菌，它们携带着一种叫做“志贺毒素”的基因，这一毒素是用日本细菌学家志贺洁的名字命名的。随着时间的推移，微生物学家鉴别出许多致病的菌系，并按照其表面的蛋白质来分类。

1982年，具有恐怖感染力的大肠杆菌O157:H7疫情暴发，令美国俄勒冈州梅德福市25人病倒。三个月后，相同的菌株导致了密歇根州特拉弗斯城的疫情，科学家追溯细菌，发现它们源自未熟透的汉堡包。

从那时起，科学家们已经发现了6种导致相似疾病的菌株，但O157:H7在大肠杆菌所致的食物中毒中占较大比例。例如1993年在美国华盛顿，该菌株再次污染汉堡包，造成732人感染，其中4人死亡。但是感染的来源不仅仅是汉堡包，随着2006年的菠菜大肠杆菌疫情的发生，O157:H7已经先后出现在生菜、豆芽，甚至是曲奇面团中。

研究人员已经发现，大肠杆菌O157:H7和其他致病菌株存在于牛和其他牲畜中，它们对动物似乎无害，但人能从被污染的牛肉中感染这种细菌。这些微生物通过被粪便污染的灌溉水进入蔬菜，一旦细菌进入人类宿主，它们就会转变为恶性。在大肠中，细菌将分子插入人体肠道细胞，让人体细胞为它们提供能量和养分。

这种“细菌的盛宴”却导致了病人痛苦的腹泻。但是，大部分感染了大肠杆菌O157:H7的人可以在几天内痊愈，不过在每20名感染者中，会有1～2人病情严重恶化。其体内的大肠杆菌释放出志贺毒素，这些毒素从肠道进入周围血管并传播到身体的其他部位，会引起血栓、抽搐和肾衰竭。

1980年代，大肠杆菌O157:H7的突然亮相让很多人惊讶其从何而来。难道这是现代食品工业的怪异产物吗？塔尔和他的同事分析了细菌基因组，并估计了其起源时间。塔尔说：“这些细菌大约在7000年之前出现。”在被微生物学家确定为病因之前，O157:H7菌株和其他病原菌很可能就已经导致了数世纪之前的疫病爆发。

现代食品生产能以更快的速度传播细菌。在公共卫生学家开始意识到这一点时，2006年的“菠菜疫情”已经席卷了美国大陆。

再来看看大肠杆菌O157:H7的遗传组成，这也是更令人担忧的原因：它是由从其他细菌中拣选出的基因通过一个重组的过程演变为致命病原体的。塔尔说：“大肠杆菌是一个重组的大熔炉。”

追踪毒株来源

公共卫生学家已经对大肠杆菌O157:H7和其他六种致病菌株的暴发保持警惕。但是，此次在欧洲肆虐的菌株却不属于任何众所周知的“嫌犯”。最初，据称它是来自西班牙有机农场的黄瓜和蔬菜，但是，在那些地方的检测并没有发现此次致病的菌株O104:H4。研究人员搞不清这些病菌到底来自何处。

6月10日，罗伯特·科赫研究所所长、德国疾病控制机构领导人莱因哈德·伯格对媒体称，豆芽是德国大肠杆菌疫情“最可能的”来源。接着，德国官员也表示，他们认为豆芽确实是德国致死性大肠杆菌的感染源，它造成了历史上最大的大肠杆菌疫情。

这种恶性污染德国豆芽的大肠杆菌菌株造成四分之一感染者患上溶血性尿毒综合征。这是一种可能影响血液、肾脏和神经系统的致命的并发症，病人将需要肾移植或终身透析。

据推测，这一致死性菌株可能最早来自牛，并通过使用牛粪来栽培食物，并用种子发豆芽来传播。这些毒豆芽的源头可以追溯到德国北部的一个有机农场。而农场主却说他们没有使用牛粪，也没有使用任何在有机种植中广泛使用的数十种添加剂。他们培养豆芽的原材料只有种子和水。发豆芽的一般程序是在圆桶中给选定的种子在38℃温度下提供蒸汽，这种条件正适合于滋生细菌。

那么，O104:H4菌株如何会污染到豆芽？通常的途径是通过动物粪便污染发豆芽的水，或直接通过用作有机肥料的粪便感染。但是两者都已被排除。据说这家农场也符合业界最高的卫生标准。所以结论是，种子本身很可能事先已经被污染。

微生物学家早已经知道，大肠杆菌可以紧密结合在种子表面甚至穿透种子，并在那里休眠数月。发芽之际，细菌种群可以扩大10万倍，除了污染种子，随着种子开始发芽，细菌会深入茎节内部。光靠清洗几遍不能完全消除细菌。

德国和中国的科学家发现，O104：H4基因组序列表明，这种细菌包括很多其他大肠杆菌上看不到的DNA碎片，这些新的DNA可能正是其高毒力的原因。令人担忧的是，肇事元凶O104:H4菌株至少有8个基因使其可以抵抗绝大多数抗生素。其结果，医生几乎没有治疗这种“超级细菌”的办法。在德国，医生们不得不求助于一种试验性的抗体疗法。

生吃惹的祸

德国疫情的暴发是与大肠杆菌有关的一连串食品恐慌中的一个最新事件。可怕的是，O104:H4不会是最后的新型致死性大肠杆菌菌株。其他的菌株正在进化中，一旦它们入侵，普通的检测方法将无法检测到它们。塔尔认为，这一不确定性将需要一种新的方法来保障果蔬和其他食品的安全，以使我们远离从未遇到的大肠杆菌污染。

多亏有了更好的疫情报告方法，以及改进的卫生措施，使得自从上个世纪90年代中期以来，危险的O157:H7菌株感染数量已经减半。可是，另一些肠道细菌感染的情况并不妙。今年5月，佛罗里达大学流行病原体研究所发表的一份报告估计，每年食物病原体所导致的医疗开支和工资损失达到140亿美元。比如，每年因禽类被弯曲杆菌污染会导致60万病例，约有7000人住院。

2010年，沙门氏菌感染，特别是来自生肉、鸡蛋和蔬菜的感染确诊人数增加了10%。令人们记忆犹新的是，美国去年在2000人受到沙门氏菌感染之后，有5亿枚受污染的鸡蛋被召回，所幸此次事件没有造成人员死亡。

据美国疾病预防控制中心估计，每年有六分之一的美国人会感染食品或水传播的疾病，包括沙门氏菌、大肠杆菌、弯曲杆菌等。每年有13000人因此而住院，大约3000人死于并发症。

不管卫生法规多么严格，至少防止某些“田间细菌”进入食物是不大可能的，而清洗新鲜农产品的过程中，去除的只不过是表面的泥土。要杀死病原体，唯一的答案就是辐射。这就意味着用高能电子或光子脉冲来处理食物，攻击微生物的DNA，防止它们释放毒素和增殖。

食品业欢迎这种想法，辐射能摧毁99.9%的常见病原体，减少化学杀虫剂和熏蒸剂的需要量，通过减慢成熟期而增加了保质期，也消除了境外果蔬检疫的需要。为了保证去骨禽肉的安全，法国一直广泛使用辐射，在比利时、法国和荷兰，冷冻海鲜和青蛙腿也做同样的处理。此外，辐射也广泛用于香辛料、脱水蔬菜和作料的杀菌。在美国，辐射早已被批准用于杀灭肉中的病原体，在2006年的大肠杆菌恐慌之后，也开始用于处理菠菜和生菜。

世界卫生组织、美国医学协会和美国饮食协会等，都非常青睐食品辐射处理。许多医学研究人员和食品科学家希望看到辐射成为公共健康的第四大支柱——与加氯消毒、疫苗接种和巴氏消毒法的地位并驾齐驱。他们认为，这项技术现在已经成熟，其所带来的利益远超出可能的风险。人们并不是用X光机或像钴60那样的放射性核素，而只是用类似于老式电视机上的那种发射器，发出电子束来对食品进行照射。

尽管如此，对于大量使用这一技术仍有人持怀疑态度。在美国，食品与药品管理局要求辐射食品在包装上要标注国际性的“辐射处理”图案。但是，目前商家大多并不愿意采购这种产品，他们害怕顾客会错误地将这种说明和标志与核辐射联系起来。

塔尔说：“我们要重新考虑食品安全，甚至有必要采取激进的措施，他赞成用辐射的办法来处理新鲜的农产品。”面对西方人喜欢生吃食物的习惯，塔尔无奈地说：“我可以告诉你如何烹制一个汉堡才能令其安全，但我真的无法告诉你，怎么做生菜，才能保证不出现食品安全问题。”