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2014-12-01演化新招術
540 期
Author 作者
程樹德／任教陽明大學微免所。
在四十多年前，我首度修習醫學微生物學時，就被那些個別病菌的繁雜特性，整得惶惶不安，不知如何面對考試。例如鮮黃圓亮的一個金黃葡萄球菌菌落，就可以生產五種細胞毒素，能殺死白血球、巨噬細胞、纖維芽細胞及紅血球等等，又可產生脫皮毒素，這是種奇特的蛋白質酵素，能把人表皮的顆粒層細胞與其下細胞層的的蛋白質鏈接切斷，讓整個表皮脫落，像是被開水燙過般。
細菌欲圖侵入寄主，故演化出了殺免疫細胞的毒素，這是較易了解的，但讓患者脫一層皮，其中的邏輯，就非有點想像力不可了，更怪異的，是它能製造及分泌十八種腸毒素，造成食物中毒，且讓我們看一則實例。
在1997年美國某地，參加了一盛大的退休歡送會後，其中十八人不幸中毒了，病徵是以嘔吐、噁心以及腹瀉為主，但同時有發燒及頭痛症狀者很少，只佔中毒者中十分之一，其後檢驗人員追蹤原因，發現宴會上的西式火腿肉（ham）含有金黃葡萄球菌的A型腸毒素，它雖是蛋白質所構成的大分子，但縱使被加熱後，也不會失掉活性。
原來這種退休聚會常由每人帶一道菜來參與，一位參加者在家預先煮了火腿，帶到辦公室後切片處理，就放在大塑膠容器內予以冷藏，次日才啟食。可能在煮後運輸及處理過程中，皮膚上或鼻腔內的細菌，因噴嚏而沾到肉上，讓細菌有了幾個小時的快樂滋長時光，同時製造出腸毒素，並分泌出來。
除了上述三類毒素，更猛的是毒性休克毒素，它能直接刺激免疫T 細胞，讓它分裂繁殖，並大量分泌細胞激素（cytokines），可讓血管壁上的內皮細胞破壞，因而造成血液滲漏到組織內，稱為猛爆性的紫皮症（purpura fulminans），並伴有發高燒、低血壓及多重器官衰竭，甚至瀰漫性的血管內血液凝結，死亡率頗高。這是某些特殊菌株，附在傷口或衛生棉上，能夠在有氧狀態下迅速生長後，分泌出來的毒素，它趁機進入血液循環後，所造成的急症。
這許多雜亂的致病因子，除了讓人得病或死亡，讓年輕學生大惑不解外，是否能讓老神在在的耄耋科學家有新的覺悟或智慧呢？由於我不僅教了多年細菌學，也教了多年演化生物學，深感演化思維極少滲透入醫學細菌學之教科書內，以致於其教科書內，似乎只是事實的堆砌，卻極少能讓人從病菌及演化的觀點，來了解它為何要寄生，為何有這麼多的毒素，以及它在寄主體外時如何生存？
由於葡萄球菌有很厚的細胞壁（也即是格蘭氏陽性細菌），而且普遍存在於大自然的環境中，這顯示在這類細菌的長期演化中，獨立生存，不寄生動物身上或人體內，該是其常態或無奈狀態，但因寄生方式有極大的生存利益，故它不放棄任何寄生的機會，而且利用毒素，來擴大它生存的利益。......【更多內容請閱讀科學月刊第540期】