那些年，我們一起找的致病菌 —— 談柯霍法則

#科宅的講義
#本科本業宣告

這一集 Scishow 科學脫口秀的主題是「柯霍法則」（Koch's postulate）。



是由【微生物致病說】的德國祖師爺 (*1)，侯貝特．柯霍（Robert Koch，1843－1910）醫師在 1884 年提出的，總結了他與同僚長期研究病菌的經驗：

身為一個科學家，要怎麼科學地判定某細菌真是某疾病的致病原因呢？

◆第一：顯然是要在病人身上找得到，但在平常人身上找不到。
◆第二：該病菌可以在培養皿中獨立培養、分離出來。
◆第三：接種培養病菌到健康個體 (*2) 會發病，且症狀與原本的病人相同。
◆第四：從新病人身上可以分離出一樣的細菌。

四個步驟，走了整整一圈回到頭，核對兩次，才能針對病源給出一個肯定的答覆，可見德國人血液裡都流著嚴謹，讚嘆！

但是，訂規則就是用來打破的^{[來源請求]}，柯霍法則就像「艾西莫夫的機器人三大定律」看來顛撲不破，但遇到經常罹患失心瘋的真實生物界就輸了~~生物彷彿集體鄙視教條與規則這類東西，常常犯規又破格。

最常遇到的問題，出在柯霍法則的第二步：培養細菌。

最早期讓柯霍（和巴斯德）一戰成名的發現是，很多種人類流行性傳染病的病源都是細菌，包括霍亂、炭疽熱、和肺結核。而他的門生也開始快速的進攻各個「低垂的果實」：白喉、傷寒、肺炎、淋病、痲瘋病、腺鼠疫、破傷風和梅毒，都可以用柯霍祖師爺的四步絕學鑑定之。

但是萬一你用盡招數，都找不到方法在體外培養該細菌呢？萬一病源根本不是細菌呢？正值十九世紀，還不很清楚致病微生物的類別 (*3)，就連「微生物致病論」本身都還很新穎，尚未橫掃學術界。

今天我們瞭解，當病源很不幸是病毒的時候，病毒這廝是無法自己繁殖的，因為它們不含細胞構造，只有一個殼子、核心的遺傳物質，外加幾種蛋白質而已。沒有細胞表示病毒缺乏了生物的全部生理機能，一定要挾持了宿主的細胞才能開始肆虐，所以一般不會把病毒視為一種生物。(*4)

總之，當 19 世紀末 ~ 20 世紀初的醫師想研究【流行性感冒】的時候，他們就頭大了，首先，有太多可能的病菌會造成咳嗽、流鼻水、高燒、肌肉疼痛，所謂「類流感症候群」了，意思就是光看症狀沒有把握、撲朔迷離。只有當爆發流感超大規模流行時，醫師才稍微比較有把握手上的病人得的確是同一種病：流感。

這時醫師們開始興沖沖給他們的病人的喉嚨、鼻腔採檢，再送去實驗室培養，但因為還不知道流感是一種病毒造成，當然只能培養出一些路過的細菌，這些雜魚肯定是通不過柯霍法則的第三、第四步......咦？

修蛋幾咧，今天我們故事的梗出現了，最有趣的是當年居然有混進去的奇怪東西通過了整套柯霍法則的檢驗，錯誤的被指認為兇手 XD

1892 年，德國的黎加特．費佛（Richard Pfeiffer，1858 - 1945）醫師從展現類流感症狀的數名病患的鼻腔中採檢，養出了一種白色的桿菌。這菌後來頂著一個科宅個人認為有史以來最中二最酷炫的名字：流感嗜血桿菌（Haemophilus influenzae），顧名思義，它被當成流感的元凶很長一段時間。

1918 年，肆虐全世界的【西班牙流感】讓全球屍橫遍野，醫生都驚呆了，趕緊想來製造針對流感嗜血桿菌的疫苗，這時出現了生放送意外，醫生們雖然從蠻多病人的鼻腔或咽喉（也就是說，鼻涕和痰）中找到流感嗜血桿菌的蹤跡，但也有些病人則不見菌兒芳蹤。起初醫師們把這些不符合柯霍法則例子歸咎於器材、方法、運氣等等......但最終，美國洛克斐勒研究中心的兩位醫師 Olitsky 和 Gates 還是禁不住內心的疑惑，把病人的檢體通過了【陶瓷過濾器】，發現仍然能讓實驗用的雪貂（ferret）生病 (*5)。

病毒，之所以有時候又叫做「濾過性」病毒，就表示它們能通過（能攔下任何細胞的）陶瓷過濾器，並且之後一樣能致病。最早發現的「濾過性」病毒是使植物生病的菸草鑲嵌病毒（1899年）就是這樣被辨識出來的，表示它們是一種非典型的，不由細胞組成的病原體。

既然通過了「濾過性」考驗，就幾乎排除了流感病原是細菌的可能，強烈暗示它是動物性的病毒。但一直要到 1930 年代，流感病毒才陸續從雞隻、豬隻和人類身上分離出來，而要到 1935 年才透過電子顯微鏡證實它們是一種不含活細胞的「非典型」病源體：正黏液病毒。

得到特中二名字的「流感嗜血桿菌」則是把名字留下來作紀念，沒被順手改掉，它們也並不無辜，其實是人類呼吸道的一種常見伺機致病菌（因此當年才會被費佛醫師和後繼者反覆揪出來）。雖然不造成流感，但尤其在免疫力差的小孩子和老年人身上，嗜血桿菌會造成中耳炎、鼻竇炎、結膜炎、肺炎甚至腦炎等等，所以也是目前常規的新生兒疫苗接種所要預防的目標。

講些額外的，會讓柯霍法則栽跟頭的微生物太多了，例如致病細菌中有一批傢伙，既難纏又難伺候，它們是「絕對胞內寄生菌」，例子有李斯特菌、肺結核分枝桿菌、砂眼披衣菌、立克次體......它們的行為和病毒很像，不找到對象寄生，偷用別人細胞的能量、養份甚至生理機能（好像強佔民宅）就沒辦法繁衍，因此在體外只會呈現休眠狀態，或至少長得有夠慢，換句話說：幾乎沒有辦法培養。

瘧疾的病源體則是瘧原蟲，一種絕對胞內寄生的原蟲而不是細菌，也當然雙重無法在培養基裡養出來。辨認它們的方法是直接用顯微鏡觀察血球。

考慮到自然界的千奇百怪，不能用培養基（很營養的一塊洋菜凝膠）培養的微生物，肯定比能培養的種類多出很多，這也是「柯霍法則」的精神雖然很劃時代且重要，但在現代已經不會被教條式的遵從了。我們已經有更多武器，從更好的顯微鏡（包括電子顯微鏡）到聚合酶連鎖反應（基因測定）來判定致病的微生物的真面目。


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內文註：
*0 柯霍是德國人，Robert 如英文發音翻譯成羅伯特，豈不是很奇怪嗎？費佛醫師的名字 Richard 同理。聽聽看 Robert 和 Richard 的德文怎麼唸。

*1 微生物學還有一位法國祖師爺 路易．巴斯德（Louis Pasteur，1822 - 1895）和柯霍兩雄並稱。

*2 通常接受接種的是實驗動物，但有時找不到合適的動物時（即該病源似乎只限於感染人類）科學家會自己奮不顧身，例子是發現幽門螺旋桿菌的馬歇爾醫師，自己把培養的細菌喝了，達成第三步。完全值得，因為除了胃潰瘍，馬歇爾後來還得了諾貝爾獎。

*3 常見生物病原體：細菌、病毒、真菌、原蟲，和其他多細胞寄生生物。

*4 科學家後來才開發出病毒的培養法，也是先養適當種類的宿主細胞，再讓病毒以細胞為基礎複製，例如生產流感疫苗就是在雞的胚胎中進行病毒培養。

*5 當然不可能把超致命的西班牙流感病毒打在人身上啦，所以要使用實驗動物。自此雪貂（ferret）持續作為科學家研究流感病毒的犧牲者。流感病毒能感染大多數溫血動物，也包括鳥類，可見它遍布自然界，我們有生之年大概別期望看到流感絕跡囉。