大肠杆菌是一种常见于某些动物肠道中的细菌。普通且无害的菌株与可能导致疾病和死亡的菌株有何区别？
很多人在比赛中问了这个问题。但我的感觉是，大多数人认为大肠杆菌只是一种讨厌的细菌。当我告诉人们我要写大肠杆菌时，他们认为我要揭露食品行业的内幕。当我说他们体内就携带数十亿大肠杆菌时，他们感到很惊讶。[更多内容请点击展开...] 大肠杆菌实际上是许多密切相关的细菌菌株的总称。它们不仅生活在我们体内，也生活在其他温血动物体内。这些菌株中的大多数不会引起疾病。它们迅速在婴儿的肠道中定植（可能通过与母亲和其他成人的皮肤接触），并以糖为食。我估计，任何时候都有30种大肠杆菌菌株生活在一个人体内。它们在肠道中生活得很平静，大约占肠道中细菌总量的千分之一。还有一些大肠杆菌菌株是你绝对不希望在肠道中出现的。最著名的是大肠杆菌 O157:H7，它存在于汉堡包、菠菜和其他食物中。（有关这种不良行为者的更多信息，请参阅我在 Slate 上的专栏。）它拥有破坏微生物的武装——用于将分子注入肠道细胞的针头、可能导致出血的毒素等等。它们甚至用化学语言相互交流，以协调攻击。但还有其他菌株会造成更大的伤害。一些菌株，称为志贺氏菌，实际上会侵入肠道细胞。它们造成巨大的痛苦，每年杀死一百多万人。由于这些死亡发生在贫困国家，因此志贺氏菌在像美国这样的国家并不广为人知。为什么叫志贺氏菌？因为当它在 19 世纪末首次被研究时，它与大肠杆菌如此不同，以至于科学家们认为它是一个独立的物种。事实上，志贺氏菌是大肠杆菌的几种菌株，每种菌株都以相同的方式演化。志贺氏菌与其说是一个物种，不如说是一种生存状态。其他大肠杆菌菌株如果留在肠道中是无害的。但如果它们进入身体的其他部位，它们就会变成疾病的传播者。有些菌株会引起脑膜炎。另一些则会引起痛苦的膀胱感染，甚至会向上蔓延到肾脏。随着科学家们对大肠杆菌 DNA 的了解越来越深入，区分无害和有害大肠杆菌的版本变得越来越困难。一些大肠杆菌菌株实际上可以抵抗有害细菌的感染。当科学家们对它们进行基因组测序时，他们惊讶地发现有很多与疾病相关的基因。这些“有益”的细菌显然在利用这些武器来造福我们，而不是伤害我们。它们可能帮助细菌快速且积极地在我们的肠道中定植，从而阻止晚到的病原体。那么，这奇异的基因和菌株组合是如何形成的呢？请看答案 #3。
