火带来了文明，也带来了深埋地下的——肺结核？

果壳 · 公众号 · 科学 · 2016-08-11 23:01

正文

（牙黙/翻译）

几千年前的一个寒冷夜晚，某个非洲洞穴里，一群人围聚在火边。他们用火焰烹饪食物，制造新的武器，为自己取暖。然而，哪里有火，哪里就有烟，这些烟正让挤在一起的人们难过地咳嗽。在他们发炎的呼吸道中，一种平时生活在土壤里的微生物侵入了，它扎根、变化，演化成了一种新东西。

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这个故事，新南威尔士大学的生物学家丽贝卡·奇泽姆（Rebecca Chisholm）和马克·田中（Mark Tanaka）认为，可能就是人类最古老的疾病之一——肺结核的起源。

肺结核的起源？

肺结核俗称肺痨，由结核分枝杆菌导致，它困扰人类已经有成千上万年的历史。科学家们在9000年前的以色列人遗骸和2000年前的埃及木乃伊上都发现了肺结核感染的痕迹。如今，这种病每年仍导致大概150万人死亡，多于其他任何一种传染病。而这一切，奇泽姆和田中说，都来自于火。

“你喷的火/是我的造型/I'm feeling good/无法喘气”……呼吸困难是肺结核的症状之一。

科学家们过去认为，就像艾滋病、疟疾、埃博拉等其他疾病一样，肺结核最初是由其他动物传染给人类的。但他们很有可能弄反了：从现有证据来看，肺结核一开始似乎是一种人类疾病，之后才由我们人类传染给其他动物。所有让海豹、牛、啮齿动物和其他动物患上肺结核的菌株，都源自于感染人类的那种细菌。

人类又是从哪里感染上那种细菌的呢？

答案很有可能是环境。结核分枝杆菌来自于一个称为分枝杆菌的微生物谱系，它们生存于土壤和水中，基本无害。其中一些分枝杆菌侵入免疫系统变弱或呼吸道发炎的人体时，可能会引发机会性感染。但这种情况是罕见的，而且这些细菌很少传播到新的宿主上。相比之下，结核分枝杆菌却是一种“绝对病原体”——它只为了致病而存活。而且它的传染性很强，通过生病宿主的咳嗽和喷嚏传播。

一种偶尔致病的环境微生物是怎么变成只会致病的人类微生物的？“它必须进化，变得能在人与人之间传播，”田中推断，“如果它不经常感染人体，这一过程会无比漫长。所以可能有某个因素加速了这一过程，为这种细菌提供了多重进化机会。”

“火是一个不错的备选项。”他说。

首先，火很脏。烟雾中的颗粒被吸入后，可能会引发呼吸疾病，阻止免疫系统将累积的微生物清除。这就使得环境中的分枝杆菌更容易感染人体。而且，由于火能聚集人群，且常常是在通风较差的地方，刚具感染性的分枝杆菌就更容易找到新宿主。这下，所有恰好的进化压力均已到齐，促使土壤中的无害微生物转变成一种可传染病原。

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为了检验这一想法，奇泽姆和田中模拟了一种古老分枝杆菌的演化过程。模拟显示，即使这种微生物只需要两次突变就能在人与人间具有中度传染力，但这些突变在正常条件下是很难发生的。然而，一旦加上火——更准确地说，有了因为火而增加的社会接触和受损的肺部——突变的几率就大大增加。这肯定不是第一次我们在使用一项新技术时，有计划外的结果随之而至了。

目前为止，这只是一个假说

但威斯康星大学麦迪逊分校的人类疾病演化学者凯特琳·佩珀雷尔（Caitlin Pepperell）认为它“确实很有趣，引人思考”。“这个假说是合理的，因为吸入的烟对肺部的先天免疫系统有很大危害，而这正是人体对抗肺结核的第一道防线。也许侵入的细菌就是从打破这道防线开始，变得更易致病。烟的吸入还会增加咳嗽，从而增加肺结核的传播。”

时间顺序也是合理的，田中补充道。尽管人类首次用火和肺结核首次出现的时间仍有许多不确定之处，但前者应该是先于后者的。

然而所有这些推论都建立在结核分枝杆菌是先在人体中进化，然后才侵入动物的前提上。虽然目前来看这是真的，但随着科学家们对这种微生物及其相关生物的了解增多，这一理论可能会发生改变。

“在感染人类之前，肺结核很有可能已经感染了另一种非洲的哺乳动物。” 马克斯·普朗克人类历史科学学会的柯尔斯顿·博斯（Kristen Bos）说。目前为止，科学家们只研究了六个动物谱系中的结核分枝杆菌及其相关微生物，而在此之外情况可能更加多样。如果发现的动物群携带的结核菌株比已知的更古老，“那就可能威胁到‘更新世篝火理论’。”博斯说。

“这个假说很难直接验证，因为时间太久远了，而我们无法‘穿越’回古代。”田中承认。但他们有可能找到更多“时间胶囊”——带有古代结核菌株DNA的人类或动物残骸。

这极具挑战性，况且除了寻找结核分枝杆菌的古代样本，科学家们还得寻找它进化前的微生物“前身”，这使得研究的难度加倍了。“我们并不知道结核分枝杆菌的‘前身’是什么样子，而在我看来，将这一结核菌原型从土壤中无数种污染物分枝杆菌中区分出来是几乎不可能的。”佩珀雷尔说，“但这很值得一试！”

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