科學人／細菌也懂「策略性撤退」？科學家揭密「黑死病菌越傳越弱」關鍵

圖／ChatGPT

提起黑死病（Black Death），可別以爲它只是歷史課本里的遙遠故事，就如同這幾年才經歷的COVID-19（新冠肺炎）一樣，全球性的傳染病大流行總是以猝不及防的姿態降臨，值得我們高度警惕、深入瞭解。歷史上，鼠疫這種由鼠疫桿菌（Yersinia pestis）引起的劇烈傳染病，曾造成三次大規模疫情，奪走數億條人命：

細菌也懂「策略性撤退」？

最近，科學家們在《科學》（Science）期刊上發佈了一項生物學新發現，這羣跨國的研究團隊追蹤了鼠疫桿菌在古代和現代樣本中的毒性基因，揭示了鼠疫桿菌爲了在宿主族羣稀疏時生存下來以繼續傳播，竟會主動「減弱」自身的致命性！

研究團隊鎖定鼠疫桿菌上的毒性基因pla，這基因編碼着一種胰蛋白酶原激活蛋白酶（Plasminogen activator protease），雖機制尚不明確，但與疾病嚴重程度相關。而這項研究的亮點，就在於發現了在疫情後期這種致病性的基因的拷貝數在不同時期出現了反覆減少的現象。這不是基因刪除或缺損，而是一種精妙的「劑量調整」，研究團隊推測可能由質粒（plasmid）上的特定機制驅動。

首先，研究團隊從人類遺骸上取出鼠疫桿菌的歷史樣本，發現pla基因的拷貝次數在第一和第二次鼠疫大流行期間逐漸減少，而在1994年分離出的三株現代菌株（第三次大流行之後）也出現類似的現象。

減低致命性，增加傳播性

爲了驗證這些發現，團隊接着進行了老鼠實驗，將現代的鼠疫桿菌菌株（其中一些pla基因已減少）注入老鼠體內，模擬不同感染途徑。第一次結果符合預期，當細菌以皮下注射，模擬淋巴結型鼠疫時，感染pla基因減少菌株的老鼠比感染正常菌株的老鼠多活了將近兩天。死亡率也從100%下降到85%。基因改變後的菌株攻勢似乎稍微放緩了些。

然而，若透過靜脈注射或鼻腔感染（模擬血源性或肺部感染），pla基因減少的菌株則與正常菌株一樣致命。顯示這種毒性減弱具有路徑依賴性，僅在特定感染方式下成立。

研究人員推測，這種毒性減弱是一種「選擇性優勢」。當鼠疫導致大量宿主死亡，宿主族羣密度降低且碎片化，過度致命的細菌反而會讓自己也無法傳播下去。所以，減弱一點毒性，讓宿主多活幾天，細菌纔有機會傳播到更遠的地方，繼續生存下去。

與瘟疫的抗戰不曾停息

研究作者之一、加拿大麥克馬斯特大學的古遺傳學家西杜（Ravneet Sidhu）認爲這項發現描述了一個病原體獨立演化出「稍微弱化」病症的案例。不過，她也謹慎地指出，雖然黑死病的細菌演化出這種適應機制，但這些發現不應直接推論到其他傳染病，例如方興未艾的新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）。因爲這種基因變化可能只在疫情尾聲、致命菌株無法生存時纔有利。她說：「要了解其他傳染病的行爲模式，我們還需要從理論、實驗和演化等多個領域進行鍼對該疾病的具體研究。」

澳洲墨爾本蒙那許大學的微生物學家蕭特（Francesca Short）也強調，即使是微小的基因變化，也能對病原體的傳播產生顯著影響。這項研究不僅讓我們對鼠疫的演化有了更深的理解，也提醒我們，人類與病菌的對抗是一場演化的長期拉鋸戰，未來的防疫工作仍需多領域的綜合研究。

隨着新冠肺炎漸漸「流感化」，並持續以輕症、小規模的方式在傳播，也許我們能從鼠疫細菌獨特生存策略中得到啓發，進行更多相關研究，找出解決之道。

（本文出自2025.06.5《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）