和微生物抗争的300万年里,人类是如何打胜仗的?

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“人类和微生物的抗争”,听上去就是非常宏大的话题。

比在地球上存在时间?在《极简人类史》这本书里,就把人类和微生物的历史进行了比较。假如将整个130亿年的宇宙演化史简化为13年,那么地球上最早的单细胞生物(某种单细胞厌氧菌)大约出现在3年前,而人类仅仅300万年的历史,只是大约3天前的事情。

比数量?英属哥伦比亚大学的科学家们在海拔高达3000米的内华达山脉上放了四个水桶,测算水桶中的病毒数量,结果相当惊人——对流层每天会落下大量病毒,数量超过8亿/平方米 [1]。十平方米的病毒,就轻而易举地超过现在地球上的所有人口数了。

↑↑ 图 | giphy.com

面对“资历”和规模的双重碾压,我们人类又如何战胜它们?

人类历史上的“御毒之术”

头疼、脑热、肚子痛是我们生活中再平常不过的小毛病了。可能在很多人看来,这些不适只是我们的器官出了一点问题,但事实上,有时候却可能是病毒和细菌的锅。

1、细菌

据估计,目前世界上共有5×1030个细菌[2]。人类可以和其中的大部分和平共处,甚至利用部分细菌为人类服务;但当具有致病性的细菌进入人体后,它会迅速扩散开,同时会释放有毒性的毒素分子,让身体机能被破坏,从而使人染病,大肠杆菌就是其中之一。由于它主要存活在肠道中,人们在很长一段时间内都认为它没有致病性,属于正常肠道菌群。从20世纪中叶开始,人们才认识到一部分大肠杆菌菌株其实是有致病性的,比如致病性大肠杆菌(EPEC)、肠产毒性大肠杆菌(ETEC)、肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)等。

↑↑ 中性粒细胞追逐金黄色葡萄球菌 | giphy.com

直到2011年5-7月,德国北部仍在出现肠出血性大肠杆菌感染疫情,截至当年6月3日,感染者的数目达到1733人,死亡17人,520人出现危及生命的严重溶血性尿毒综合征。这是迄今为止全世界最大规模的肠出血性大肠杆菌感染暴发疫情。因为大肠杆菌一般都是粪-口传播,这次疫情的爆发,和西方国家热衷于半生、生食的饮食习惯密不可分。相反,如果能把食物充分炖煮加热、清洁干净餐盘,就能及时杀灭大肠杆菌。

↑↑ 半熟牛排虽然好吃,但一定要注意食材的检疫,肉类也容易被大肠杆菌污染 | 图虫创意

幽门螺旋杆菌可以说是非常有“中国色彩”的一种细菌。根据2018年的研究报告,大约7亿中国人都感染了幽门螺旋杆菌[3]。

它是一种螺旋形、微需氧、对生长条件要求十分苛刻的细菌,口臭、胃溃疡甚至胃癌,可能都是幽门螺旋杆菌造成的。这种细菌会通过唾液、碗筷和日常夹菜进行传播,全家中招是很常见的事。对碗筷进行高温消毒、及时更换牙具(牙刷会和公用的牙膏接触)是有效对抗幽门螺旋杆菌的方式。

↑↑ 现在的体检项目里也有幽门螺旋杆菌的检测 | diytrade.com

2、病毒

反观病毒,它虽然名字里带着“毒”字,但大多数病毒却并不是靠“下毒”来侵染人体的,相反它的“手段”更有野心——霸占你的身体。它们会把矛头对准健康细胞,诱骗它们罢工,从而利用细胞中的细胞器复制更多的病毒。我们熟知的由病毒感染引起的疾病包括脊髓灰质炎、乙肝和艾滋病等。

↑↑病毒感染细胞的方式 | Wikipedia

脊髓灰质炎也就是小儿麻痹症。美国总统罗斯福曾经就是因为患上脊髓灰质炎而下半身完全瘫痪的。在1952年,全美有五万多人患病,两万多人残疾,因此脊髓灰质炎曾被认为是让美国“瘫痪”的疾病。脊髓灰质炎的传染主要也是依赖于“病从口入”。这种病毒的耐酸性很强,进入人体后,先在消化道内大量繁殖。由于繁殖速度很快,人体的免疫系统来不及有效地消灭病毒。病毒最终进入脊髓中的神经元,导致脊髓中的神经元大量死亡。后来脊髓灰质炎疫苗的出现,才压制住了脊髓灰质炎的扩散。

↑↑这种糖丸就是脊髓灰质炎疫苗的一种存在形式 | 中新网

肝炎则是一个历史非常悠久的病毒性疾病。早在公元前二世纪的《足臂十一脉经》中,就有黄疸性肝炎流行的首次记录,这一疾病已被视为具有传染性,因为它常发生于人口密度大、卫生条件差的地区。今天,甲肝和戊肝是常见的通过粪口途径传播的两种肝炎,1988年的上海就曾经出现34万例的甲肝大流行事件。我们会通过强调饮食卫生,来防止甲肝和戊肝“从口入”。

回头看看,在打赢这些微生物的史册上,往往都是预防和治疗同步进行,缺一不可。而比起得病之后再来挽救,预防措施显得更加意义重大。

对抗病毒和细菌,最好提前入手

“消毒”是最近生活中的一个热词,它也是预防传染病的重要措施。消毒是指杀灭或清除传播媒介上的病原微生物,使其达到无害化的处理。其中病毒和细菌都属于病原微生物。

对于病毒和细菌,消毒的作用机理往往也分为两种,一种是直接作用于内部遗传物质,比如紫外线和臭氧;另一种是使其蛋白质失活,比如使用高温和化学试剂。

1、消毒剂

最近,很多添加了对氯间二甲苯酚或酒精等成分的消毒剂、洗手液都被秒空。它们其实都是化学武器,可以破坏细菌病毒的蛋白质结构,对其进行有效的杀灭。


↑↑图 | 图虫创意

但最近几年也逐渐有研究声音表明,化学消毒剂的使用增加,会像细菌对抗生素逐渐耐药那样,对化学消毒剂的耐性也慢慢增加,从而带来越来越难以杀灭的风险。一项专门针对屎肠球菌(屎肠球菌是医院中最主要的感染源之一)的研究表明,它们对高浓度酒精的抗性越来越强[4]。

2、高温消毒

使用高温(比如沸水煮)是非常传统、有效的消毒方式。十几年前的一些医院里,就是通过蒸煮玻璃针筒来进行消毒的。

↑↑高温下蛋白质的失活过程 | Quanta Magazine

蛋白质对热的耐受性有限。当温度上升到某个阈值,细菌和病毒的蛋白质就会失活变性,就可以达到杀菌消毒的目的。虽然高温消毒来势汹汹,但它最重要的是消毒操作和处理的时间,比如,对新冠病毒来说至少要56℃,消毒时间也要至少半小时,以保证病毒充分失活。

如果使用了不规范的工具或者时间太短,都会让消毒杀菌功亏一篑。

3、紫外线和臭氧

紫外线和臭氧是物理消毒法中的两个大神。它们可以直击病原体的核心遗传物质,对其精准打击。目前许多家用消毒柜都是使用高温或者单纯紫外线进行消毒,不过有时候,家里的木质、塑料餐具可经不起高温的“关怀”,被烫坏就来不及了。所以,紫外线+臭氧的消毒方式更加理想、实用。

我们可以通过下面这个视频看一看消毒柜是怎样和病毒与细菌battle的。

紫外线穿透性不强,破坏作用集中在被直接照射到的区域。实验证明,波长250纳米-260纳米的紫外线会破坏微生物的核酸,导致其断裂/交联或者形成光化产物,因为核酸受损伤,微生物不能再复制而死亡,从而达到消毒杀菌的目的。

↑↑健康的海胆胚胎和紫外线照射过的海胆胚胎 | NASA

为了尽可能利用紫外线的优势,方太消毒柜使用了独创的双管结构——U蓝光源和净消一体管来发出紫外线。其中U蓝光源是一个U形的紫外线灯,它能释放出184.9纳米和253.7纳米两种紫外线。由于U型的设计,增大了紫外线的直接照射面积,提高了消毒的效率。而184.9纳米紫外线可以使得空气中的氧气能够被激发成为强氧化性的臭氧,穿入细菌病毒的内部,作用于它们的DNA或RNA,对病原体进一步杀灭。紫外线和臭氧结合达成的双效立体杀菌,可以说是不给病原体留出路。


↑↑消毒柜的双管技术 | 方太

另一根净消一体管也可以释放253.7纳米的紫外线。能够分解臭氧,快速祛除臭氧带来的异味(毕竟臭氧的名字不是白叫的)。

↑↑臭氧的氧化分解过程 | newton.com.tw

消毒结束,还不能画上句号。潮湿的环境往往非常利于细菌和病毒的传播,而湿答答的碗筷更是个大型的病原体培养皿。为了更快更均匀地完成烘干过程,方太消毒柜提供了地暖式匀加热烘干技术。同时,消毒柜自身还能周期性地智能排气,持续保持干爽。

↑↑消毒柜的烘干技术 | 方太

还有一种更保险的方式,那就是在消毒、烘干之后,不着急把碗筷取出来,因为方太消毒柜也是按照一个碗柜的需求来设计的。柜门使用了进口TPV密封条,能保证外部病原体不偷溜进去进行二次污染,保持长效洁净,下一次吃饭时再把碗筷取出来用就行了。

所以,不急的话,把碗筷都放进消毒柜慢慢消毒就好,但如果家里临时遇到“多个人,多双筷子嘛”这样的需求,又怎么办呢?方太消毒柜最快的模式下具有5分钟快速消毒功能,在家里来客人、宝宝等着喝奶这种紧急场景下,其实只用等待5分钟就可以完事儿,大家也可以根据自己的时间需求选择不同的消毒模式。

↑↑方太消毒柜表现情况

总的来说,从过去到今天,人类和病原体的斗争其实一直没有结束。无论是大肠杆菌感染、脊髓灰质炎还是甲肝戊肝,人们的斗争方式也是从简陋到先进、从专业到日常,对于单独的家庭来说,其实解决“病从口入”这个问题就已经是向胜利迈出的一大大大步。或许随着微生物学的研究,我们在未来还能够发现更多对抗病毒和细菌的方式,但当下,使用消毒柜在自家的厨房中筑起一座堡垒已经是格外行之有效的方式了。

(以上适用型号:双管快消系列KM7)


↑↑ 方太如何为我们的“健康厨房”支招?点击了解更多。

参考文献:

[1] Viruses – lots of them – are falling from the sky, link: https://news.ubc.ca/2018/02/06/viruses-lots-of-them-are-falling-from-the-sky/

[2] Whitman, W. B., Coleman, D. C., & Wiebe, W. J. (1998). Perspective Prokaryotes: The unseen majority 95, no.

[3] 谢川, & 吕农华. (2018). 中国幽门螺杆菌感染的现状. 疾病监测, 33(4), 272-275.

[4] Pidot, S. J., Gao, W., Buultjens, A. H., Monk, I. R., Guerillot, R., Carter, G. P., ... & Mahony, A. A. (2018). Increasing tolerance of hospital Enterococcus faecium to handwash alcohols. Science Translational Medicine, 10(452), eaar6115.

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