曾被认为源于牛群并通过尘埃传播的结核病，其令人惊讶的进化故事揭示了这一古老疾病为何如此难以根除。

回顾传染病的历史，那些大的疫情更能吸引我们的注意力。霍乱和鼠疫以其迅速摧毁城市和使整个国家瘫痪的能力令我们闻风丧胆，而那些较为“温和”的疾病所带来的破坏则容易被忽视。

或许没有比结核病更能“悄无声息”地造成巨大破坏的疾病了。它默默地在人与人之间传播，历经数年慢慢地夺走患者的生命。可以说，结核分枝杆菌—— 能引发人类和畜禽动物的结核病——累积造成的痛苦远超任何其他病原体。

天花早在20世纪70年代就被根除，如今也极少有人死于鼠疫，但结核病仍在继续肆虐。现在，全球约有1/4的人口曾感染结核分枝杆菌。仅2023年这一年，结核病就造成120万人死亡，约为艾滋病或疟疾致死人数的两倍。

世界卫生组织的特德罗斯 · 盖布雷耶苏斯（Tedros Ghebreyesus）在2024年说道：“在我们已经拥有预防、检测和治疗方法的前提下，它仍导致如此多的人患病甚至夺去其生命，这简直令人愤慨。”

除了社会层面上缺乏防控结核病的政治决心外，结核病肆虐的另一个原因在于病原体本身——结核分枝杆菌已经进化成一种适应性极强的病原体，其最突出的特性便是可以通过空气传播。

探寻结核病的病因

大约3300年前，印度的医生们记录下了一些已知最早的关于结核病的观察。大约2400年前，希波克拉底（Hippocrates）观察到患有痨病（古希腊人对结核病的称谓）的人不断咳出浓痰，但他认为痨病是遗传性的，而非由某种细菌感染所致。

17世纪，当欧洲解剖学家开始对结核病患者进行尸检时，他们注意到患者肺部有明显的肿块，并称之为结节。19世纪初，何内 · 雷奈克（René Laēnnec）医生发明了听诊器，将其用于倾听结核病患者肺部的啰音，从而创造了该病的首个现代诊断方法。

至于结核病的病因，雷奈克认同希波克拉底的观点：他认为有些人从祖先那里遗传了虚弱的体质，悲伤或单相思可能会使其虚弱的身体陷入疾病状态。

但在1882年，罗伯特 · 科赫（Robert Koch）医生证实了一种细菌才是罪魁祸首。他在结核病患者咳出的痰液中分离出了杆状细菌，即结核分枝杆菌。

科赫关于结核分枝杆菌的发现很快说服了医学界，使他们认识到该病是传染性的，而非遗传性的。他推测，患者通过咳嗽将细菌排出体外，细菌落地后干燥成尘埃，之后可能会被扬起悬浮于空气中，被其他人吸入。“因此，结核分枝杆菌很可能常以尘埃颗粒的形式被吸入。”科赫写道。

人们相信结核病病菌潜伏在尘埃中，于是纷纷呼吁家庭主妇在家里勤加打扫、保持清洁。痰盂开始出现在家庭、办公室和工厂里，以便结核病患者有一个“安全”的吐痰之地。然而，结核病通过尘埃传播的观点只不过是一种推测。

很快，研究人员开始进行实验，以了解结核分枝杆菌究竟如何在宿主之间传播。其中一项实验是将7只兔子装进一个麻袋，再让一头患有结核病的牛对着里面喘气。纽约的迈伦 · 布莱恩（Myron Blaine）医生在1887年写道：“把兔子从袋子里取出时，它们看起来非常疲惫。”

尽管这一实验重复了7次，布莱恩仍未发现任何一只兔子在待在麻袋的这段时间里感染结核病，他因此得出结论：“病菌并不会随呼出的空气排出。”

19世纪90年代，更为严谨的实验也对尘埃作为结核病传播媒介的观点提出了质疑。在布雷斯劳卫生研究所（当时属于德国，现在属于波兰的弗罗茨瓦夫）进行的一项研究中，研究人员将结核病患者的痰液涂抹在木板和布料上。待其干燥后，研究人员向表面吹气以扬起所谓的“细菌尘埃”。这个由科赫的密友卡尔 · 弗吕格（Carl Flūgge）领导的团队发现，实验中放在一旁的豚鼠很少因此感染结核病。所以，弗吕格认为，结核病病菌根本不依赖尘埃传播，也许人们只需呼出病菌，它就能传播。

他的助手们重新改造了一些实验室以进行一项更大规模的实验：清空里面的家具并在地板上放置培养皿。结核病患者走进房间，开始咳嗽和说话。助手们负责收集培养皿，观察其中是否有病菌生长。

通过追踪哪些培养皿中长出了结核分枝杆菌，该实验证明了细菌可以在房间里传播数米之远。此外，在那些患者离开数小时后，弗吕格将培养皿放在地板上，依然能捕获到这些微生物。

弗吕格由此推断，病菌可以从人们的口中飘出，然后在空气中长距离飘移。“病菌通过空气传播的能力被低估了。”他总结道。

20世纪30年代，借助在户外卧床休息这一手段来治疗的结核病患者

当时许多医生难以想象结核病病菌能在空气中悬浮，但从20世纪30年代初开始，威廉 · 威尔斯（William Wells）和米尔德丽德 · 威尔斯（Mildred Wells）夫妇花了25年时间证实了这是真的。

这对夫妇揭示了微生物（包括导致结核病和麻疹的微生物）是如何藏匿在微小的飞沫中的。患者即使只是安静地呼吸，也会释放出这些飞沫。气流可以让这些飞沫在空气中悬浮数小时，而在不通风的房间里，其他人很容易将其吸入。

许多病原体都是如此，但威尔斯夫妇发现结核分枝杆菌尤为特别：它能被飞沫携带、深入肺部，在那里侵入一种名为巨噬细胞的免疫细胞并开始繁殖。

这对夫妇毕生都在努力说服医生们要警惕空气传播感染的危险性。1957年米尔德丽德去世后，威廉继续进行了一项最终实验以证明这一点。他和同事们在巴尔的摩的一家医院设立了一间特殊的结核病病房。该病房的空气被泵输送到楼上的一个空房间，流入一个装满豚鼠的笼子里。豚鼠一只接一只地在肺部出现了结节。这项历时多年、精心控制的实验揭示出先前实验所遗漏的关键信息。

1963年威廉去世后，公共卫生专家在很大程度上忽视了他和米尔德丽德提出的关于空气传播感染的担忧——这一“悲剧性”的错误导致世界对新冠疫情毫无防备。但这对夫妇确实成功地说服了科学界：至少结核病是通过空气传播的。这正是结核分枝杆菌得以肆虐的特性之一，尤其是在现代社会。在通风不良的室内空间，它可以在空气中悬浮数小时，等待下一位吸气的受害者。

追溯结核病的进化起源

研究人员目前正在探究结核分枝杆菌的进化起源，以了解它为何变得如此擅长通过空气传播感染人类。

几十年来，结核病专家普遍认为，人类最初是从家养牛身上感染此病的，牛自身也患有特定形式的“结核病”。但随着在叙利亚发现距今一万年前、饱受结核病摧残的人类骨骼，这一假说被推翻了。这些结核病患者是狩猎采集者，而非牧牛人。这一发现表明，在牛被驯化之前，结核病就已经在人群中传播了。随后的基因分析结果也显示，结核病是从人传播到牛的，而不是从牛传播到人。

结核分枝杆菌可能演化自其近亲——坎纳分枝杆菌。这种细菌无法感染肺部，也不会在人与人之间传播。它可能不是一种“专职”病原体。作为一种可以在东非自由生存的生物，它似乎生活在土壤中，以植物为食。

这表明，结核病可能通过一种非凡的进化转变才得以形成，不知何故就从适应了土壤生活转变为可以在肺与肺之间传播的状态。

在某种程度上，生存在土壤中可能让结核分枝杆菌的祖先提前适应了作为空气传播病原体——会入侵我们的呼吸系统——的生活。在土壤中游荡的变形虫时刻威胁着要吞噬它们，迫使它们进化出在被这些单细胞捕食者吞噬后仍能存活下去的技能，甚至是被捕获后在内部以变形虫为食的能力。然后，它们会大量繁殖，并冲出变形虫细胞。

当结核分枝杆菌成为人类病原体后，它沿用了相同的策略，只是如今是在人类的肺部中使用。它在巨噬细胞（而非变形虫）内部生长，摧毁那些吞噬它们的免疫细胞。

但结核病的存续也依赖于新的适应性变化，这些变化使得结核分枝杆菌能够通过空气迅速传播。该细菌的表面覆盖着一种蛋白质，能刺激人类呼吸道的神经末梢，导致一种特有的咳嗽，进而促使人类喷出大量飞沫。

当结核分枝杆菌离开宿主后，它仍需经过一段危险的旅程才能再次开始繁殖。一旦飞沫离开人体的温暖环境悬浮在空气中，其温度会下降，内部的氧气浓度会急剧上升。这些变化会损害微生物的蛋白质，威胁其生存。

2025年3月发表的一项新研究表明，结核分枝杆菌悬浮在空气中时，会部署一种复杂的防御机制来维持生存。研究人员观察到，该微生物基因组中几乎有一半的基因都对其在飞沫内的生存至关重要。

科学家尚未弄清楚这些基因中的大多数具体起什么作用，但目前有一点是明确的：结核分枝杆菌并非通过一次简单的突变在一夜之间突然出现。为了赋予它在空气中传播的能力，大自然进行了一次基因组大改造。

资料来源 New Scientist