新冠病毒已经肆虐一年多了，虽然我国已经早就控制住了，但世界上其他国家好多还在水深火热当中。在过去的一年，我们听到病毒、疫苗这样的词很多了，但还有人问为什么不用抗生素治疗新冠病毒呢？那么今天我想顺着这个话题聊一聊细菌和病毒，聊一聊我们应该知道的一些关于它们的东西。

说起细菌和病毒，我们本能的会感到些恐惧，曾经肆虐杀死无数人的黑死病（鼠疫）、天花，现在在非洲还会有时爆发的埃博拉病毒，这些都是令人生畏胆寒的细菌或病毒。美国有部电影《恐怖地带》就是以埃博拉病毒为原型来讲的一个故事，电影虽然戏剧化，但从病毒的出现、传播、变异到主人公跟病毒作战，最终找到控制病毒的方案，整个过程还是讲了很多关于病毒这方面的知识的，感兴趣的同学可以找来看看。

既然细菌和病毒是一个让我们感到害怕的东西，我们需要做的不是去躲避它，而是去接触它、了解它、征服它。下面我们就来了解下它们都是什么东西？它们的致病原因是什么？又能够用什么样的方法来消灭它们？

细菌和病毒

细菌和病毒都是自然界中广泛存在的微生物，在十几亿年前就在地球上出现，它们的体型都非常的微小，微小到必需用高倍放大镜才可能看得见。虽然他们都是微生物，但它们是有本质不同的。我们很多人在谈起细菌和病毒的时候，其实是分不清它们的区别的，这可能导致用药错误。比如说感冒，曾经有不少人一感冒就来个头孢，至于头孢是干啥用的，感冒是什么引起的都不关心，只是认定感冒来个头孢有效果。下面我们就来看看它们有什么区别？针对它们我们有什么方法消灭它们？

我们先上两张图，细菌和病毒的结构。

细菌结构

病毒结构

从上图我们可以看到细菌和病毒的结构是不一样的，细菌的结构明显比病毒的要复杂一些。细菌有完整的细胞结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等，病毒没有这些结构。与细菌相比，病毒的结构非常简单，仅由一个蛋白质外壳和核心构成，有些病毒还有囊膜和刺突。

细菌的直径一般几微米到几十微米（人的头发丝直径大概是80微米左右），病毒仅为几纳米到几十纳米。1微米=纳米，所以细菌的大小是病毒几百上千倍。

细菌因为有完整的细胞结构，所以它能够独立的进行生长繁殖，病毒因为缺乏完整的酶系统，也不具有核糖体，没有合成能量的能力，因而它不能独立存活，必需有细胞作为宿主供它生存。

细菌和病毒的致病原理

上面我们说了，细菌是一个完整的细胞，它能够独立生存于外界，病毒没有完整的细胞，只是一些遗传信息片段（DNA、RNA），必需寄生于细胞内，这就造成了它们的致病原理不相同。

细菌和人体主要为寄生关系，这里主要说说会使人生病的细菌，由于大多数细菌有自己的代谢系统，细菌入侵人体后是可以寄生在人体正常细胞之间的。细菌夺取了机体所必须的营养物质；细菌的生长产生各种各样的代谢产物打乱了机体的生理平衡；甚至细菌的体积也成为致病的因素，干扰和破坏细胞的功能，如果不加限制，细菌有可能把人搞死。

病毒需要寄生在活的宿主细胞之内，依赖于宿主细胞提供病毒复制过程中所需要的原料体系、能量和场所。当它接触到宿主细胞时，便脱去蛋白质外套，它的遗传物质可侵入宿主细胞内，借助宿主细胞的复制系统，按照病毒基因的指令复制出新的病毒。当病毒在细胞内大量复制以后，细胞被裂解，大量病毒释放出来，开始继续寻找下一个目标。

简单的说就是，细菌入侵人体后，和人体内正常细胞竞争养分把正常细胞搞死。病毒则入侵到细胞内部，通过在细胞内进行大量繁殖，把细胞撑死。

科赫法则

虽然这些令人胆寒，造成无数人死亡的细菌和病毒给人类造成巨大的危害，但人类真正确定这些微生物和疾病之间的关系还是比较晚的。

在年，荷兰一个眼镜店磨镜片的人列文虎克发明了世界上第一台光学显微镜，利用显微镜他发现了人类以前从未发现的微生物，从那以后人类知道有微生物这东西。但当年人们虽然知道有微生物，也有人猜想微生物会导致疾病，但都没能证明微生物就是致病的原因。直到年，德国的科学家科赫在研究肺结核病的时候提出了著名的科赫法则，正是科赫法则的提出，人们有了研究微生物是否导致某种疾病的强有力武器，直到今天，这科赫法则也还是证明微生物和疾病之间是否有关系的金标准。

那么科赫法则是什么呢？概况起来说就是要证明病菌确实能导致某种疾病，必须满足这样一些条件：

第一，所有患病的人或者动物体内都能找到这种病菌，而健康人体内没有这种病菌。

第二，这种病菌能从病灶里分离出来，在培养基里培养存活。这能证明它确实是一种细菌，而不是污染杂质。

第三，培养出纯系的菌株之后，再用它接种给实验动物，应该还能导致该种疾病。这样才能肯定，确实就是这种病菌导致该种疾病，而不是病灶的体液里夹带的什么毒素。

第四，如果用培养出来的纯系病菌能导致该病，被感染的实验动物体内应该能再次找到这种病菌。

看了科赫法则的这点要求有没有感觉非常的严谨？这就是科学的方法，这种方法是我们需要学习的。

巴斯德与人工疫苗

科赫提出科赫法则用于证明病菌导致疾病后，人类找到了致病的病菌，是否就有办法消灭它们呢？直到年我们也还没做到这一步，我们在新冠病毒还没有大范围传播开的时候就搞清楚了它的情况，基因序列、检测试剂都已经有了，也就是说搞清楚了新冠病毒是啥东西，也知道它是啥，但就是拿它没办法。它就好像是在说我就喜欢你很懂我很了解我，但就是拿我没办法的样子。世界各国都没有治疗的药物，都在等着疫苗，那么疫苗是什么东西？是怎么被人类发明的呢?这就要说到一个人--巴斯德。

我们中学的时候，生物课里学到巴斯德瓶颈实验，它证明了微生物的存在，我在百度上找了张这个实验的图片是这样的：

关于巴斯德可能我们很多人都忘了，但巴氏消毒法我们很多人应该是比较熟悉的，那个牛奶包装盒上基本上都会印有巴氏消毒法。巴氏消毒法其实就是巴斯德发明，他是在研究怎么避免让红酒变味的时候发明的，基本原理就是用五六十度的高温把牛奶里的微生物杀死，但又没有破坏牛奶的营养成分以及口感。

我们现在喝的牛奶都是经过杀毒的，如果有人说新鲜出炉刚挤出的牛奶喝了最好，你千万别信他去买来喝，特别是给小孩喝，因为挤出来没有经过杀菌的牛奶细菌病毒是很多的，那玩意搞不好会死人的，据统计，以前没有巴氏消毒法之前，如果小孩刚生下因为没有母乳就喝牛奶的，三个月内的死亡率是90%，当然这里面死亡的原因也不止牛奶了，但牛奶绝对是主要贡献。因为那些没有喝牛奶长大的小孩，5岁以内的死亡率是33%。当年的卫生条件确实是很差，小孩由于抵抗力差死亡率是挺高的。

巴氏消毒法的发明最早是在红酒上用的，但发扬光大是在牛奶上，这主要是美国一个连锁店老板内森·斯特劳斯搞起的。斯特劳斯的孩子比较早就夭折了，医生告诉他，孩子死亡的原因就是因为喝了生牛奶，染上传染病，所以他就想做些什么来改变这状态。为此斯特劳斯自己选了一家儿童收容院，自己掏钱买设备，对这家儿童收容院牛奶全部用巴氏消毒法进行消毒后才吃，以此来做实验证明喝生牛奶真的是死人。

在喝巴氏消毒法的牛奶之前，这个收容院的年度儿童死亡率是44%，喝了巴氏消毒法的牛奶后，死亡率下降到20%，可见一个巴氏消毒法救了多少人。从那以后，人们才逐渐把巴氏消毒法推广开用在牛奶上，并成了食品加工的通用标准。

巴氏消毒法虽然让我们的食品加工经过杀毒让我们能够安全的喝牛奶，但这不是巴斯德的主要贡献，他的主要贡献是发明了第一支人工疫苗。

早在年的时候，英国医生琴纳就发现了牛痘接种在人的身上可以预防天花病毒感染，从那以后，人类知道了利用没有感染能力的病菌接种到人体内可以起到预防该种病菌感染的作用，这也就是疫苗。牛痘也是人类最早发现并使用疫苗。

牛痘发现后，给人类打开了一扇预防病菌感染的门，那个时候人类首先想从动物身上找可以接种到人身上的疫苗，但直到今天也只发现牛痘这一种天然疫苗。后来有人转变了思想，如果通过某种方法把病菌的毒性降低，让它能够感染到人，但又不会使人致病，那么不就可以起到牛痘一样的效果吗？也就是要找到一种能够大规模培养病菌，并且能够把病菌毒性降低到安全水平的方法，这样就可以批量生产出用于接种的疫苗。

当时有不少人在研究这方面的东西，但难度实在是太大了，通过无数次不断的试验、失败、再试验、再失败的过程，不断的找各种培养病菌的材料、降低病菌毒性的材料。想想就知道这是一个多么枯燥的过程，但科学家就是那么能够耐得住性子去做这些事，最后经过千百次的失败终于成功，给我们人类带来光明。所以，科学家真的是伟大的。

最早的人工疫苗是用于预防羊感染炭疽病的炭疽病疫苗，是巴斯德最早发明的，通过炭疽病疫苗的成功研发，巴斯德名声大噪，也给人们带来了很强的信心，可以通过降低病菌的毒性来得到预防疾病的疫苗，虽然是在动物身上实现的，但人们有理由相信可以在人的身上也一样能够实现。

巴斯德同样受到很大的鼓舞，他的下一个目标是狂犬病疫苗。狂犬病虽然没有其他病菌的传染性强，但它是一种非常可怕的病毒，感染死亡率是%，直到今天也是死亡率%。经过多年的努力，巴斯德最后终于成功的研发出了狂犬病疫苗，到此人类终于找到了一种对付病菌的方法--人工疫苗。

巴斯德发明狂犬病疫苗的过程当然是很复杂的了，感兴趣的同学可以去百度了解下，我这里主要是讲解决问题的一种方法。你看，对于细菌或者病毒这东西，人类虽然没有办法去治疗它，但可以退而求其次发明疫苗去预防它。

要想发明疫苗就必须能够找到致病的病菌，这就需要用到科赫法则，找到了病菌后，又要找能够大批量用于培养病菌的材料--培养基，还要找到材料来在培养过程过程中降低病菌的毒性，使之能够轻度感染人但又不会导致人被感染病菌导致生病以起到免疫的作用。这就需要通过多次的实验，找出合适的毒性以达到这种效果。这就是最早的人工疫苗--减毒疫苗的研发过程。后来又出了灭活疫苗、mRNA疫苗、腺病毒载体疫苗什么的，后面有机会再聊聊。

埃尔利希与现代药物研发

疫苗的研发成功对人类的传染病预防的意义无疑是非常重大的，但人类总还是想找到办法去治疗已经感染了病菌的人，在这个过程中德国科学家埃尔利希无疑是开创性的人，他提出的“侧链”理论直接奠定了现代药物研发的基础，直到今天我们的药物研发基本理论还是“侧链”理论。

埃尔利希认为同一个淋巴细胞表面有很多侧链，抗原与相应侧链特异性结合，可诱导该侧链大量合成和分泌，即为特异性抗体。这里的抗原简单的理解就是入侵者，抗体就是消灭抗原的物质。

侧链理论简单的理解就是抗原像一把锁，抗体像一把钥匙，两种的外形匹配，能够严密结合起来。因为要消灭抗原就要有抗体（开锁要有钥匙），那么可以根据抗原的外形用人工合成的方式制造出一些外形和抗原能够结合的物种，也就是人造抗体，只要经过测试验证这种人造抗体是对人体安全的，对灭杀抗原是有效的，那么这就是一种能够治病的药物。

以前人们探索药物，是从天然物质里寻找，逐个尝试各种植物或是矿物成分，从中发现有疗效的品种。埃尔利希不是从天然物质里提取成分，也不是盲目尝试，而是以自己的侧链理论为指导，针对特定病原体，选择一种有希望的物质作为基础物质，然后系统修饰这种物质的周边形状，改变它的属性，然后逐个测试，从中筛选出安全有效的药物。

从上面的介绍大家可以看到，要找出一种可能有用的药物就要不断的合成各种物质，然后去做实验，确定这种物质对于治疗某种病是安全有效的。这个过程想想都是工作量巨大的活，你在电视上看到的那种生物学家穿着白大褂看起来很多高大上，其实他们就是在做这样重复的动作，常年不懈的枯燥工作，就是为了找到一种安全有效的药物。

这就是现代药物研发的思想，利用侧链理论合成各种可能的物种，然后在动物身上做实验，如果动物实验效果可行，又要在人体上做临床实验，临床实验从又要经过一期二期和三期，经过大样本随机双盲对照实验（见我前面的一篇为什么要了解大样本随机双盲对照实验）证明药物是安全有效的才能被药监局批准上市用于治病。这个过程是很漫长的，现代药物从研发到上市基本上都要10年的时间，所以创新类药品的研发投入是非常巨大的，这也是药物的生产成本虽然很低但是售价却非常高的一个原因。

埃尔利希就是利用侧链理论作为指导，在年，用于治疗梅毒的药洒尔佛散终于研发成功了，它是人类历史上第一种人造药，从这以后人类有了一种全新的方法来研发治疗疾病的药，在药物研发上，人类终于不用像以前一样大海捞针了。

弗莱明与抗生素

虽然埃尔利希提出了现代药物研发的方法，但从上面的介绍我们知道，这一方法找到能够治病的药物太难太难了，每一种疾病要研发一种对应的药物，资金和时间的投入都是非常吓人的。如果有一种药能够针对某一类的病菌有治疗效果那该多好。

这虽然是人类的美好愿望，但人类真的发现了，那就是抗生素。

话说年夏季的一天，弗莱明正准备用显微镜观察培养皿中的葡萄球菌时，突然，他的目光落到了一支被污染的培养皿上。细心的弗莱明发现，培养皿有一种来自空气中的绿色霉菌并已开始繁殖，而绿色霉菌的周围，原来生长的葡萄球菌全部消失了。他把这一奇怪现象记录下来，并小心地将这种霉菌培养起来。他推断，这种霉菌一定产生了某种具有强大杀菌作用的物质。于是，他又和助手们进行了更广泛的试验和实验性研究，均获得了令人振奋的结果。弗莱明把这一重大发明写成一篇论文发表在年英国皇家《实验病理季刊》上，并把这种由青霉菌产生的物质命名为青霉素。从那以后，人类发现了一种能够有效杀菌的药物--抗生素。

抗生素的发现无疑是非常伟大的，它直接把威胁我们人类的一大类微生物--细菌的威胁降到了几乎为零的程度，也正是抗生素大量使用后，我们人类的平均寿命一下提升了二三十岁，如果我们没有抗生素的话，我们的平均寿命至少要减少30年，可见抗生素在治病方面的作用。

抗生素我们中国人接触的很多了，即使没听过抗生素的人也一定听过消炎药，有事没事来点消炎药包治百病。感冒来点消炎药，皮肤被割伤化脓来点消炎药，反正这就是一种神药，有那么包治百病的感觉。

不要以为这包治百病是瞎说，抗生素确实是针对细菌感染类的病是包治百病的，当年刚发现的时候，人们发现它真的太伟大了，无限度的把细菌杀死但又没有对人体细胞产生任何影响，简直就是埃尔利希心中的完美药物。

但是后来我们知道，事情并不是这样，抗生素是很厉害，能够杀死细菌而不会对人体细胞产生伤害，但是，如果用的多了，随便滥用，会造成细菌进化成更强大的版本，最后产生耐药性，也就是抗生素对它无效了，如果到了这个时候，得病以后就只能等死了，完全无药可用。现代医学界关于抗生素最担心的就是因为滥用导致出现超级细菌产生耐药性，最后无药可用。

说到这里大家可能基本上知道抗生素是什么东西，最近这两三年，我们国家在抗生素管控上力度明显比以前大了。以医院，基本上医生会给你来个头孢，医院对抗生素的使用管控比以前严多了，医生不能随便开抗生素，社康的医生基本上就没有权力开抗生素。

虽然抗生素会产生耐药性，但是不能因此害怕而不用，有病得治嘛，有的病必需用抗生素还是得用，但是必需遵照医生的要求，一定要足量足剂，不要觉得自己病已经好了就不用吃那么多了以免导致伤害。这是很危险的想法，因为必需足量足剂才能把细菌完全杀死，虽然可能你病可能已经好了，但是细菌还没有完全死，这个时候停药会导致那些耐药性强的细菌存活下来，得到进一步演化，最后可能演化成超级细菌。就是你杀不死我只会让我变得更强，最后搞死你。

所以记住：不要随便用抗生素，如果使用则一定要足量足剂。

另外记住：抗生素仅对于细菌有用，对于病毒没有任何作用。因为抗生素的原理是攻击细菌的细胞壁使得细菌死亡，人体细胞没有细胞壁所以它对人体细胞无伤害。病毒连到细胞都不是，更无从谈起细胞壁，所以抗生素对病毒起不到任何作用。

结尾的话

目前对于细菌人类有了抗生素可以用来治疗，基本上是威胁不大了，但对于很多病毒，我们基本上还是束手无策，因为药物的研发太难了，花费无数的资金和时间研发一种药物都未必成功，所以目前对于病毒基本上都是靠疫苗来预防。对于一种新出现的病毒（比如新冠病毒）也只能是尽可能快的研发出疫苗，以便能够形成全民免疫，达到整体预防的效果。

科学就是这样，发现新的问题就想各种办法去解决问题，围绕着目标用科学的方法去不断的尝试各种解决方案。一个问题一旦有了科学的方法作为指导那么解决起来就相对容易很多，就比如列文虎克用显微镜观察到细菌到科赫法则出现用了年，但科赫法则出来后人类对细菌病毒的研究明显速度快了很多。

其实我们在学习和工作中也是，要有明确的目标，利用科学的方法去做，这样我们才能够避免整天乱糟糟的。这几年我感觉特别的明显，越是学历低的人越是不愿意去学习，越是不愿去学习越是没有好的工作方法，对学习和工作也没有目标，整天很忙但是没有什么大的成果，就像流水线上的工人，他们每天都很辛苦，但确实思维方式、工作方法很差，很多人也只能做比较固定的单一动作。我这里没有看不起学历低的人的意思，我想说的是我们要认清自己的不足，定下明确的目标然后用科学的方法去做事，这样即使学历低也可以变成一个有学识的人。

怎么定个目标呢？比如说，我们今天讲了细菌和病毒，那么对于目前严重威胁人类的癌症是什么样的东西？为什么癌症那么难治？目前都有什么手段治疗？在将来人类有什么新的好方法去对付癌症吗？我们不妨带着这个目标去查找下资料，找出阶段性的答案。如果你有什么好的问题也欢迎给我信息，这也是我的学习过程。