来自土壤的灵丹妙药

陈能场

在很长一段时间内，病菌和病毒是人类生命的克星。一些病菌，如导致肺结核的结核杆菌肺不仅致病而且有很强的传染性，肺结核曾经就是这样的一种传染病。曾几何时患上结核病就意味着被判了死刑，根据有关统计，即使是在进入20世纪之后，仍有大约1亿人死于肺结核。自从20世纪40年代 “生命抑制了生命”的物质——抗生素问世后，因为细菌感染而濒死的病人往往能发生“药到病除，起死回生”的奇迹，抗生素成为庇护生命的“灵丹妙药”。发展至今，名目繁多的抗生素已是医院、药房乃至家庭常备的药物。

因为种种原因，人类对抗生素形成了很强的依赖性，导致了抗生素的滥用，产生了耐药性强的“超级细菌”，这些细菌正在成为损害人类健康的新烦恼。抗生素的发现让人们知道土壤是个宝库，抗生素滥用造成的污染和细菌的耐药性让土壤成了新的污染源。

土壤微生物，抗生素的“金矿”

如果说人类第一个使用的抗生素青霉素是英国亚历山大·佛莱明医师在1928年无意间发现并从青霉菌中提炼出来的，那么第二个使用的抗生素——链霉素则是1940年代美国土壤微生物学家谢尔曼·瓦可斯曼经过精心设计的、有系统的长期研究从土壤中的微生物中提炼出来的。

青霉素的发现给研究者带来启发，人们认为土壤中的微生物能够分泌抗菌物质。瓦克斯曼是著名的土壤微生物学家，他在1932年曾经出版了一本将近900页的《土壤微生物原理》。从这个思路入手，瓦克斯曼着手筛查土壤中可能存有的抗菌物质。这个工作绝非单人能够完成：在研究链霉菌前，瓦克斯曼和他的团队总共排除了超过10000种可能具备抗菌效用的土壤微生物。

到1940年，瓦克斯曼和他的同伴终于在放线菌身上得到了第一种具备抗菌活性的物质：放线菌素。然而放线菌素毒性非常强，无法应用于临床。两年后，瓦克斯曼又得到了第二种抗生素：链丝霉素。令人遗憾的是，链丝霉素的毒性仍然太强。

1943年，学生夏兹从瓦克斯曼1915年在土壤中发现的灰白链霉菌，分离出并纯化得到链霉素。瓦克斯曼因此而获得1952年诺贝尔生理医学奖。瓦克斯曼一生共开发包括新霉素等20多种抗生素，留下了500多篇论文和28部著作，瓦克斯曼因此被称为抗生素之父。

链霉素发现的经验启发人类从土壤微生物中寻找其他的抗生素，科学家们认识到土壤的微生物是抗生素的“金矿”，此后开始了大规模筛选抗生素。人类相继从土壤的微生物中发现了金霉素(1947)、氯霉素(1948)、土霉素(1950)、制霉菌素(1950)、红霉素(1952)、卡那霉素(1958)等。

土壤微生物是个数量极为庞大的地球居民，每克土壤中约含数万个物种, 100亿左右微生物, 至今仅有1%的物种可通过分离培养进行研究。目前我们对土壤中绝大多数微生物多样性与功能的认识十分有限, 最近《Nature》有文章将土壤中的微生物比拟为物理学中的暗物质, 提出了“生物暗物质”的理念。

抗生素，从“灵丹妙药”到土壤新的污染源

人类文明史也是一部人类瘟疫史，伴随着家畜的驯养、农业的兴起和城镇的出现，病菌也找到了前所未有的温床。一个微不足道的伤口，都可成为足以致命的破伤风、败血症等疾病的源头，而战争制造的大量的伤口感染更是士兵死亡的首要原因。青霉素在二战时期的“横空出世”，挽救了大量士兵的生命，同时为人类健康和文明命运带来了转机。

人们从抗生素这个“灵丹妙药”中找到了商机，抗生素也从最开始的微生物分离发展到后来的工业合成，如今抗生素已经是一个数量上有几千种的庞大的药物家族。

在这个发展过程中，人们发现抗生素能促进动物生长，如列德列尔实验室发现喂鸡吃金霉素的培养物，哪怕少到只有体重的百万分之几也能促进其生长。虽然至今还没有人弄清抗生素是怎样刺激动物生长，但抗生素已作为必不可少的动物饲料添加剂，被加到动物的饲料中。

中国更是抗生素使用和生产大国。据估计，目前国人人均年消费量为138克左右，而美国为13克。抗生素的过度使用，也带来很多的危害。据统计，中国每年有19.2万人死于药品不良反应，其中抗生素造成的占2/3以上。

抗生素属于难以降解的物质，抗生素的滥用也导致了其在环境尤其在土壤中的积累。近期发表在国内学术期刊《科学通报》的研究表明，中国地表水中含有68种抗生素，且浓度较高，另外还有90种非抗生素类的医药成分被检出。在珠三角，一些蔬菜基地土壤样本的检测结果显示，部分蔬菜检测出抗生素，部分抗生素含量超过兽药国际协调委员会提出的生态毒害效应触发值。

抗生素的环境行为研究如在土壤中的降解性能、对土壤微生物的耐药性的影响、在食物链中的传递成为环境科学的新课题。

事实上，人们已经发现，抗生素的滥用已经引起了“道高一尺，魔高一丈”的后果。耐药性细菌在土壤中的富集和传播, 成为土壤生物污染的新问题, 可能从动物通过食物链、环境或者动物和人的直接接触进行传递，对公众健康产生严重危害,

抗生素的发现让人们知道土壤是个宝库，抗生素滥用造成的污染和细菌的耐药性让土壤成了新的污染源。不论是矿物质营养，还是重金属、有机毒物，或是生物……一切的一切告诫人们只有土壤的健康才有人类的健康。

（作者系广东省生态环境与土壤研究所研究员）