博文
细菌与天使
||
1862年，那是一个春天，在太平洋东岸的美利坚，正是南北战争激战正酣的时候。尤利塞斯•格兰特少将（Major General Ulysses S. Grant）已经率军沿着田纳西河深入到南方邦联的领地。四月初的时候，格兰特部在田纳西州夏伊洛附近的匹茨堡渡口扎营，等待与唐•卡洛斯•比尔少将（Maj. Gen. Don Carlos Buell）的军队会合。
四月六日清晨，南方联军从密西西比州的科林斯附近拔营出发，试图在北军会合之前给格兰特的部队一个“惊喜”。在来自俄亥俄州的先头部队加入之后，格兰特的部队控制了一些地盘，并建立起具有炮兵的防线。战斗一直持续到天黑以后。第二天清晨，俄亥俄的部队全部到达，北军的兵力也比南军多了一万人以上。
北军逐渐进逼，南军步步后退，尽管后者进行了一次反击，但并没有打乱北军的阵线。南方邦联的长官们最终意识到取胜无望，只能率军回到科林斯，直到八月份才开始另一次进攻。
夏伊洛之战中南北双方共阵亡3000人，留下了超过16000个伤者，然而双方的医疗人员对此均毫无准备。
枪伤和刺伤本身就够严重了，但那个时代的士兵们还要面临更严重的细菌感染问题。被弹片或泥土感染的伤口，会变得温暖、潮湿，加上坏死组织提供了充足的食物，对细菌来说不啻为生长繁衍的温床。另一方面，长时间的行军和糟糕的野战口粮，使许多士兵的免疫系统脆弱不堪，无力对抗细菌的侵染。军医们也无能为力，那时候人们对微生物学以及致病菌的了解都极其有限，而抗生素还要等几年之后才会出现。这些导致大量士兵死亡的细菌感染，如果换成现在，普通的药品就可以将其消灭于萌芽状态。
夏伊洛之战的一些伤者在雨中的泥地里度过了整整两个昼夜，巴巴地等着军医过来。第一天夜幕降临的时候，有些人注意到一个奇怪的现象：他们的伤口会发出苍白的光。更奇怪的是，当部队最终搬到战地医院后，这些伤口发光的士兵表现出更高的存活率，且伤口恢复得更快更好。这种神秘的萤光似乎具有某种神奇的保护作用，一些人开始称其为“天使之光”。
2001年，距离战斗已经过去了几乎一百四十年，十七岁的比尔•马丁和家人来到了夏伊洛的战场。当听完“发光伤口”的故事之后，他向身为微生物学家的母亲提出了疑问。比尔的母亲就职于美国农业部农业研究服务局，主要研究一种生活在土壤里的发光细菌。
“是这样的，他一回到家就问，妈妈，你正在研究的发光细菌，会不会就是导致伤口发光的原因？”比尔的母亲对Science Netlinks说，“当然，作为一个科学家，我告诉他，你可以做个实验来证明一下。”这也正是比尔所做的。
比尔和朋友乔恩•柯蒂斯对细菌和夏伊洛之战时期的环境情况作了研究。他们了解到比尔母亲所研究的细菌，即Photorhabdus luminescens，生活在营寄生生活的线虫的消化道内，并且共享着奇妙的生活史。线虫的猎物是生活在土壤中或植物表面上的昆虫幼体。它们钻进幼虫体内，在血管里定居，在那里把自己肚子中的细菌P. luminescens吐出来。这种具有生物荧光能力的细菌能发出柔和的蓝色光。进入幼虫体内后，细菌开始生成数种化合物，有些能杀死宿主幼虫，有些能抑制或杀死幼虫体内其他的微生物。接着，P. luminescens和线虫搭档就开始毫无干扰地进食、生长和繁殖。
当幼虫的尸体终于被吃空的时候，线虫又把细菌吃进了肚子。这可不是卸磨杀驴，而是向下一个餐桌转进的第一步。细菌重新搭上了便车，线虫则从幼虫尸体钻出，搜寻下一个目标。事实上，下一顿美餐来得也不会太艰难，因为P. luminescens已经给它们发出了邀请。就在细菌重新进入线虫体内之前，幼虫体内的细菌数量已经十分惊人，科学家推测这些细菌发出的光会吸引其他昆虫来到尸体附近，从而使线虫更容易寄生到新的宿主体内。
在查看了战场的历史记录之后，比尔和乔恩发现当时的天气和土壤条件十分适合P. luminescens及其线虫宿主的生长。然而，他们做的室内实验则显示细菌和线虫不能在人体体温下生长，因而士兵们的伤口环境实际上并不利于P. luminescens的存活。他们接着意识到一个某些乡村音乐发烧友也知道的事实：田纳西的春天青翠而凉爽……四月初的夜晚温度很低，加上士兵们在野外淋了两天雨，很容易造成体温过低的症状，从而为P. luminescens的寄生创造了有利条件。
根据夏伊洛地区P. luminescens的出现证据，以及有关奇怪荧光的报告，两个男孩认为，正是这种细菌及其线虫宿主由土壤进入了士兵的伤口，不仅导致伤口夜间发光，更拯救了他们的生命。P. luminescens产生的各种化合物原本是用来清除竞争者，却意外地帮助伤兵阻止了其他病原体的感染。同时，由于P. luminescens及其共生的线虫种类对人类具有很强的感染力，因而也会被免疫系统很快地清除（但这并不意味着受P. luminescens和线虫感染就一定能自愈，有时候这种感染也会导致严重的溃疡）。无论如何，士兵应该感谢的是这种渺小的微生物，而非天使。
对于比尔和乔恩，这项研究也让他们在2001年英特尔国际科学和工程大奖赛中摘得头奖。
译自Why Some Civil War Soldiers Glowed in the Dark by Matt Soniak
https://blog.sciencenet.cn/blog-746180-598267.html
上一篇：禅师与青年
下一篇：西尼罗河病毒：我来，我征服
