第2章 5000万人的死亡

在1918年9月，马萨诸塞州的副州长卡尔文·柯立芝签署了一项可怕的宣言，而这位副州长在5年之后将会成为美国总统。根据由马萨诸塞州政府、美国公共卫生局局长、卫生要员和美国红十字会部门负责人组成的领导团队讨论的结果，该宣言阐述了西班牙型流行性感冒的恐怖现状，这场大流感每天会夺走近百名波士顿人的生命。¹马萨诸塞州拥有第一次世界大战中在欧洲援助美国军队的最优秀的医疗人员，该文件要求州内每一位接受过任何医学培训的健康人士都要为抗击疫情提供服务。所有学校、公园、剧院、音乐厅、电影院和旅馆都无限期关闭，甚至向上帝祷告也被禁止——教堂要么关闭整整10天，要么关到疫情得到控制为止。

在不到一个月的时间内，将近3500名波士顿人受到感染。与全球5000万死于流感的人相比，他们只代表了其中的一小部分。这场大流感持续了一年，最终感染了5亿人。在印度，有将近1800万人死亡，有人观察到神圣的恒河上漂满了尸体。²在伊朗古城马什哈德，每五人中就有一人丧生。³在太平洋另一边的萨摩亚，死亡率接近25%。⁴

虽然全世界记住了西班牙型流行性感冒这名杀手，但实际上大部分人并不是死于病毒性疾病，而是死于肺炎并发症，也就是一种细菌感染。⁵流感病毒会削弱免疫系统，为肺炎致病菌进入体内并肆虐提供机会。在缺少能够杀死细菌的抗生素的情况下，患肺炎无异于被判了死刑。

对肺炎症状的着迷至少可以追溯到1000年之前，古希腊生理学家希波克拉底对这一病症相当感兴趣。对这一病症的最佳描述之一来自迈蒙尼提斯，他是12世纪西班牙塞法迪犹太学者、著名的哲学家、高明的医师，出生在西班牙安达卢西亚地区。⁶鉴于他和他的家庭与地中海犹太人在政治、宗教和权力方面存在着不可分割的联系，他的突出才能更加引人瞩目。这不会是最后一次科学或者其他方面的进步受制于心血来潮的其他野心。迈蒙尼提斯在流放和迫害中幸存下来，对于疾病对人体的攻击，他做了精准描述，流传至今：“肺炎有以下基本症状，而且这些症状从来不会缺席：急性发热，侧面有（胸膜炎导致的）粘连疼痛，呼吸短促，锯齿波和咳嗽，大部分情况下（伴有）多痰。”⁷迈蒙尼提斯关于肺炎的论述一直被医学专家奉为金科玉律，直到19世纪现代工具出现，尤其是显微镜出现。

1665年1月，伦敦皇家学会出版了一本书，成为当时的畅销书。该学会刚刚于5年前接受英国国王查理二世签发的皇家特许证而成立，它随即凭借其第一本重要的出版物创立了一种新体裁：科普类文献。⁸这本书的书名为《显微图谱》（Micrographia），而它的副标题更吸引人，即“对通过放大镜观察到的微小实体的一些生理学描述”。此书的作者就是当时30岁的博学家罗伯特·胡克，他脾气火爆但才华横溢，当时的卖点就是书内收集了大量植物和昆虫栩栩如生的插画。它还强调了胡克用来观察大自然的工具，人们之前从未见过这些观察方式，而显微镜就是当时这些新鲜工具中最具创新性的一个。（此书还有另外一个“首次”，即胡克发明了“细胞”这个专业术语来描述他看到的基本微观结构。）

这本书很快在整个欧洲传播开来，科学家、自然爱好者及商人几乎人手一册。1671年，在荷兰代尔夫特繁荣的布料市场上，一位名叫安东尼·范·列文虎克的年轻商人痴迷于胡克书中的插图。从小到大，列文虎克一直都是一个充满好奇心的男孩儿，他熟悉玻璃吹制和镜片制作技术。受到此书启发，他决定制造自己的显微镜，一种比胡克描述的更简单的显微镜。

列文虎克没有像胡克那样使用两片透镜，而是烧热了最好的威尼斯玻璃，把它拉成细丝状，再烧热细丝。他制成的小玻璃球直径只有1/10英寸（约0.25厘米），这简直就是工程学奇迹。年轻的列文虎克制造了上百个这样的透镜，但他一直保密自己的精确技艺，直到今日这仍是谜团。更重要的是，通过这些小球观察到的图像的分辨率要远优于胡克之前的装置。⁹

列文虎克没有胡克的影响力，后者是皇家学会会员、牛津大学校友。但是，列文虎克继续展开实验，手里拿到什么就观察什么。他检验了自己皮肤的厚度，研究了公牛的舌头，观察了面包上长出的霉菌，还检查了虱子和蜜蜂体表的复杂结构。但是，列文虎克最大的发现是在1676年取得的。¹⁰

在列文虎克的书架上，有一瓶泡着胡椒的水，在那里放了三个星期之后，水变得混浊不堪。列文虎克从水瓶中取了几滴水样，放在了自己的显微镜下。然后，他单独检查了每一滴水。他发现的东西既奇怪又迷人：“在一滴水中，我看到了大量鲜活的生物，数量不少于8000~10000，通过显微镜看到它们，很像用肉眼看沙子。”¹¹

列文虎克将这些生物称作“微动物”，意思就是微小动物。在一份发送给皇家学会的报告中，他用文字做了描述，也绘制了草图。列文虎克和皇家学会会员保持通信联系，其中也包括胡克。皇家学会觉得列文虎克的说法颇为荒谬可笑。而另一方面，列文虎克发现到处都能看到这些微动物，包括自己的舌头和牙齿上。尽管皇家学会觉得滑稽，他仍然坚持自己的发现。终于，皇家学会派出一支由教会长老和德高望重的人士组成的团队去验证列文虎克的说法。列文虎克用自己的显微镜，向他们展示了自己发现的微动物。毫无疑问，列文虎克是正确的。1677年，皇家学会发表了列文虎克的发现。一个与微生物共存的新世界就此被发现了。¹²

列文虎克看到的单细胞生物体中就有细菌。这些他没有在书中命名的微小生物将颠覆现代科学和医学，而他对此几乎一无所知。整整一代科学家沉迷于显微镜以及它如何帮助我们理解生命，他们在欧洲各地声名显赫的实验室内展开研究。植物学家和动物学家对肉眼见到的世界之外的生命兴趣浓厚。新的技术能使人们看到鲜活的组织，以及里面的结构，用显微镜观察微生物正快速成为外科手术医生和病理学家的常规操作。在这些早期使用显微镜研究疾病的人中，有一位名叫埃德温·克雷伯的年轻人。¹³

埃德温·克雷伯性格焦躁，高度敏感，又常常争强好斗，是当时科学家中的异类。他出生于19世纪中叶，在那个时代科学是严肃的专业，正从一种爱好或是令人沉溺之事逐渐成熟起来。那些从事这一专业的人被称作科学家，而不仅仅是自然哲学家。大多数那个时代最著名的科学家在西欧的实验室工作，而出生于普鲁士的克雷伯不仅在瑞士、德国和捷克共和国工作过，还去过美国北卡罗来纳州的阿什维尔和芝加哥的拉什医学院。

那是在1875年，当时克雷伯正在布拉格工作，他报告说看到了死于肺炎的患者的呼吸道和肺中的细菌。事实上，这是一个启发性的发现，但当时反复无常的克雷伯并没有太过在意。此时细菌理论仍然处在萌芽阶段，而且备受争议（该理论的观点是疾病由微生物和细菌导致，而不是风或者水），于是克雷伯转而去了新的实验室研究其他问题。就在他本人没有深入推进自己的细菌研究，而是将兴趣转向新方向的同时，两位分别在大西洋两岸工作的科学家拾起了克雷伯留下的肺炎研究。

1881年，美国陆军准将乔治·斯滕伯格¹⁴和法国巴黎的路易·巴斯德展开了几乎一模一样的实验。斯滕伯格曾是军队的外科医生，也是业余的古生物学家。他事业的焦点在与美国原住民战斗和细菌研究之间来回转移。1881年，在经历了一场与黄热病的较量之后，他开始调查蚊媒传染病（特别是疟疾）的病因。正是在新奥尔良进行的研究过程中，他开展了一系列实验，其中包括将自己的唾液注射到兔子体内。这些兔子表现出类似于肺炎的症状，在几天内就死亡了。斯滕伯格尝试进行了同样的实验，将水、葡萄酒以及其他同事的唾液注射到兔子体内。这些物质都没有让兔子表现出像患肺炎一样的症状。在对兔子进行尸检分析时，斯滕伯格在兔子血液中看到了细菌。¹⁵这一发现纯属偶然，因为斯滕伯格属于少数口腔携带肺炎致病菌却没有发病的幸运儿。

在大西洋的另一边，巴斯德正在开展几乎相同的实验，唯一的差别是他所用的感染源不是他自己的唾液，而是一名近期死于狂犬病的儿童的唾液。巴斯德在兔子血液内看到了同一类型的细菌，这种细菌呈长椭圆形，一头是尖的。¹⁶巴斯德比斯滕伯格更快地发表了自己的研究结果。他把这种细菌称作“唾液败血症菌”，而斯滕伯格获悉巴斯德早已发表他的发现之后，把自己发现的细菌称作巴斯德菌（这也是因为斯滕伯格坚守当时的准则）。

然而，这两位先生发现的细菌是否是导致肺炎症状出现的致病菌，尚没有定论。这个任务落到了另外一对科学家的身上，他们都来自德国。

卡尔·弗里德兰德对肺炎开始感兴趣的时候，还很年轻。巴斯德和斯滕伯格把实验对象的血液放到显微镜下检查，而与他们不同的是，弗里德兰德在显微镜下检查了实验对象的肺部切片。他报告说看到了一种与众不同的细菌。¹⁷这些细菌形状像胶囊，有一层壳包裹着它们。他宣称，这些细菌就是肺炎的致病菌。他的言论很大胆，一下子就引发了争议和挑战。而弗里德兰德自己的实验结果和他的结论还差得很远。一方面，当他用这种壳包裹的细菌去感染兔子的时候，它们并没有患上肺炎；另一方面，小鼠对这种细菌高度易感，并且立刻患上了肺炎。豚鼠则介于两者之间，11只接受弗里德兰德感染的豚鼠中有6只死于肺炎。由于实验结果如此矛盾，他的发现遭受了质疑。¹⁸

另一位医师阿尔伯特·弗朗科尔在德国黑森林的肺结核病疗养院工作，他对这个问题也相当感兴趣。弗朗科尔展开的动物研究让他得出了不同于弗里德兰德的结论。弗朗科尔从一名最近死于肺炎的30岁患者的肺部分离出细菌，当他用这些细菌感染兔子时，兔子接连在实验室中死去。而豚鼠身上的实验再一次给出了混合结果。¹⁹

另一个结果的意义更加深远。当弗朗科尔在显微镜下观察样本的时候，他发现细菌的形状和弗里德兰德报告的不太一样。所以，尽管当时人们越来越广泛地接受是细菌导致肺炎这一事实，但至于哪种细菌是真正的致病菌——弗里德兰德发现的还是弗朗科尔发现的，意见分歧相当尖锐。

随着争论的持续，弗朗科尔变得越来越有攻击性，对弗里德兰德的敌意也越来越强烈，甚至搞了不少针对他的人身攻击。弗朗科尔的言语刻薄的程度让弗里德兰德不得不用那个年代的礼貌用语回复：“请不要再提起弗朗科尔在他的工作中的不同地方直接针对我展开的人身攻击和指责，我不认为这些言语是恰当的。”²⁰然而，弗朗科尔并没有改变自己的刻薄口吻。

解决上述结果之间的矛盾这项任务，还是落到了另外一位科学家身上，他正好研究生毕业，是弗里德兰德的门生。他的名字叫作汉斯·克里斯蒂安·革兰，是一位来自哥本哈根的医师。他讲着一口带有丹麦口音的德语，赢得了导师的信任。弗里德兰德称革兰为“我尊敬的朋友和合作伙伴”。²¹现在，轮到革兰来确定哪一位科学家找到了肺炎致病菌。

在实验室中，革兰整日制备显微切片。他使用不同的染色方法，让组织的某些部分能够更显眼，更容易在显微镜下观察到。这项工作耗时又耗力，传统的样本染色方法往往在组织的不同部位留下了难以分辨的相同颜色，这让革兰感到很困扰。在显微镜下观察这些样本的时候，就很难看清到底有没有细菌。于是，革兰决定改进染色过程，进而改变结果。他了解过细菌学领头人物罗伯特·科赫的研究，还有科赫门生——多产科学家保罗·埃尔利希的研究。头脑中装备了德国其他实验室关于染料和生物染色的最前沿发现之后，革兰开始了自己的研究。

革兰从采用埃尔利希研发的组织染色方法开始，最初的尝试都以失败告终。对于革兰在弗里德兰德实验室中进行的肺炎研究而言，埃尔利希的方法，也就是用被称为苯胺龙胆紫的特殊染料给细胞染色的方法并不成功。出于纯粹的巧合以及一些试错经验，革兰最终将自己的组织样本在埃尔利希的染料中浸泡3分钟，然后浸入另一种混合染料中3分钟——后一种染料的配方是一份碘、两份碘化钾和300份蒸馏水。这种方法使样本全部染上了颜色。

但是，革兰的研究还没有结束。接下来，他又将样本浸入纯酒精中30秒。他看到的结果令他相当意外，细菌的颜色被保留下来，而其他地方没有颜色了。现在，细菌呈现深紫色，在显微镜下很容易被看到。如果革兰进一步扩大组织中有色和无色部分的差异，那会怎么样？这样就不会出现混淆的情况了。出乎他的意料，一种被称为俾斯麦棕的染料效果显著，给整个组织上了色——细菌部分除外。

弗里德兰德对此印象深刻。他在自己的《显微镜在临床和病理学检验中的使用》一书中写到了革兰的方法，还提到了细菌细胞：“一切都保持完美无瑕的无色状态，而它们（这些细菌）则恰恰相反，被染上了深蓝色，这样一来切片中的每一个个体几乎能立刻吸引观察者的注意力。”²²凭借着对他人研究工作的了解，再加上一些运气和坚持，革兰对埃尔利希的方法做出了实质性的改良，现在人们能够清楚地看到组织样本中的细菌了。这还表明，他能够解决弗朗科尔和弗里德兰德之间的争论。

革兰用他的方法检测了患有致命肺炎的患者的组织样本。他发现，弗里德兰德和弗朗科尔确实在样本中看到了两种不同的细菌。²³注入革兰研发的染色剂之后，弗朗科尔看到的细菌呈现出蓝得发紫的颜色，而弗里德兰德看到的细菌则没有。革兰的染色剂表明，两位科学家看到的是两种不同类型的细菌，会引起不同类型的肺炎。从某个角度来说，弗里德兰德和弗朗科尔的结论都是正确的，但是更常见的肺炎是由弗朗科尔识别出的细菌引起的。很久之后，其中一种细菌被命名为肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）以纪念埃德温·克雷伯，而另一种细菌则被命名为肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）。肺炎克雷伯菌就是导致2016年9月内华达州那名女患者的感染无法治愈的病原体。

到了19世纪末，革兰的方法成为给所有细菌分类的标准。如果细菌呈现深蓝色，那么它们会被归为一类（阳性）；如果不是，就被归为另一类（阴性）。革兰因其成就而声名不朽：染上深蓝色的细菌被称为革兰氏阳性菌，而没有颜色的则是革兰氏阴性菌。

几十年来，关于肺炎的合适疗法的重大问题始终没有得到解决，上百万人在这期间丧命。又过了几十年，到了20世纪，科学家才发现了某些细菌会保持深蓝色，而另外一些则不会的真正原因。²⁴但是，革兰的方法让我们找到了给细菌分类的最基本方法，它一直沿用至今日。诸如鼠疫、伤寒以及霍乱这样的疾病由革兰氏阴性菌引发，也就是弗里德兰德见证的那类细菌。而最常见的肺炎，以及链球菌咽喉炎和炭疽，都由能被染成深蓝色的细菌引发，也就是革兰氏阳性菌。如今，任何关于抗生素或者抗生素耐药菌的讨论都从一个简单的分类问题开始：这种细菌是革兰氏阳性菌还是阴性菌？这是在向那位来自哥本哈根的谦逊的科学家表达敬意。

在这之后的几十年内，许多科学家致力于识别、发现、分类并且治疗细菌感染。他们的方法将日益成熟和复杂，有时候他们相互竞争，有时候又协力合作。有时候，他们的目标是治疗那些战场上的伤兵，或者那些在病房内苦苦挣扎的肺结核患者；而有时候，他们的任务则是找到新的重磅炸弹式药物。科学家将会从来自遥远丛林、富含有机物质的样本中，遗世独立部落的居民肠道样本中，以及实验室附近的泥土样本中找到灵感。细菌一直密切关注着人类的努力，而我们发现的一代代新型抗生素也推动着它们进一步适应和演化。