19世纪的伦敦街头“侦探”，如何用地图破解疫情之谜？

19世纪的前50年，煤气灯刚刚照亮伦敦的夜晚。在此之前，限时限量供应的油灯勉强维持着夜行人的安全感；一旦离开城市主干道，那些黑暗的偏僻小路依旧是暴力和犯罪的窠巢。拥挤的贫民区，脏乱的街道，伦敦城中大多数人的日常起居离“体面”还有不少差距。很难想象，这里很快就将拥有世界上第一条地铁线路。

19世纪的伦敦街头 | Wikimedia Commons

雾霾之下，糟糕的公共卫生系统加剧了劣质生产和环境污染的恶性循环。弥散着恶臭的下水沟毫无遮拦，所谓的污水处理系统与生活用水之间的隔离也是形同虚设。

表现伦敦空气污染的绘画 | Wikimedia Commons

内科医生约翰·斯诺（John Snow）就生活在这样的伦敦。在走上学医这条道路之前，斯诺展现出了极高的数学天赋，出色的逻辑推理能力或许为他日后解决疾病难题打下了基础。1844年，走出医学院的斯诺在西伦敦开始了自己的职业生涯。

约翰·斯诺 | Wikimedia Commons

斯诺对麻醉学有着极大的兴趣，他是英国第一个系统研究乙醚用法的医生，性格开朗的他还热衷于分享自己在麻醉领域的见解，并且毫无保留地公开自己的研究成果。很快，斯诺就成了英国最出色的麻醉师，一大批手术医师都慕名寻求他的帮助。

1854年，职业生涯几乎一直顺风顺水的斯诺迎来了人生最大的挑战——宽街（Broad Street）霍乱爆发。

宽街上的疫情侦探

宽街位于斯诺工作生活的苏豪区，那里的污水处理系统非常落后。恶臭的人畜粪便、随处可见的腐烂垃圾，加上阶层隔阂带来的偏见，催生出了“瘴气致病”的理论：霍乱由被污染的空气传播，社会低下阶层的生活环境更为糟糕，臭气更重,而穷人因为“道德败坏”削弱了体质，所以更容易在坏空气的影响下得病。

纪念斯诺做出的贡献的铭文 | Jamzze / Wikimedia Commons

尽管瘴气理论在当时占据了绝对主导，但这显然难以让斯诺信服。他决定去爆发霍乱的街区实地走访——就像亲临案发现场、不放过任何蛛丝马迹的侦探一样。

当时伦敦街头安装了大量的公共水泵，人们各自从这里打水回家使用。与此同时，另外还有数家自来水公司从泰晤士河的不同流段抽水，通过供水管线为一些住宅提供生活用水；不过，普通居民其实很难发现，取自不同流段的水质清洁程度不同，这些公司的过滤系统质量也是参差不齐。

霍乱通过不洁净的水体传播 | WHO

霍乱爆发后，根据街区分布情况和居民的口述，斯诺绘制出一张标记了公共水泵位置以及苏豪区所有已知霍乱病例死亡点的地图。一切信息都指向宽街和剑桥街的交汇处的一台特定的水泵——从空间上看，病例高度集中在这台水泵附近的几条街道。

当年被拆除的水泵的复制品，以此纪念斯诺做出的贡献 | Jamzze / wikimedia

利用显微镜检查来自水泵的水样，斯诺在宽街样本中发现了“白色絮状颗粒”的存在。他认为正是这些颗粒或者其他不明物质污染了水体，取水饮水的居民也因此感染了霍乱。

尽管市政当局对这个解释深表怀疑，但还是听取斯诺意见拆下了宽街水泵的手柄。自此，附近居民没法方便地从这里打水，但霍乱也因此迅速停止了传播。

宽街水泵附近，一家酒吧也以斯诺命名 | Jamzze / Wikimedia Commons

乐于分享的斯诺发表了完整的调查地图，图中包含该地区13台公用水泵的位置，以及按家庭地址标记的578例霍乱死亡病例。由于没和宽街共享水泵，所以宽街以北的济贫工厂只有很少的霍乱死亡病例。类似的，在宽街以东的一个酿酒厂，没有任何一位酒厂工人感染霍乱，原因在于他们渴了就可以喝酒，而酿酒过程无意间杀死了导致霍乱的细菌——当然，人们当时还不知道是病原微生物引发了这场瘟疫。

斯诺绘制的地图：红线和蓝线分别标记的是宽街与剑桥街，两街交界处的绿色箭头指向那个水泵；粉色圈分别指北面的济贫工厂和东面的啤酒厂 | John Snow

斯诺的这番工作，被后世认为是早期流行病学调查的典范，他也因此被誉为“现代流行病学之父”。尽管斯诺做了出色的调查，但由于没有明确证实霍乱病原体的存在，大众又难以接受粪口传播这种“毫不体面”的解释，因此“坏空气导致霍乱”的观念依旧未被撼动。

疾病背后的真凶

在破解宽街“谜案”后不到四年，斯诺因病去世。这一次，我们的侦探由英国人换成了德国人。1883年8月，罗伯特·科赫（Robert Koch）和他的同事们从柏林出发，来到埃及亚历山大港——霍乱正在那里肆虐。科赫的目标很明确：找出引起霍乱的那种病原菌。在此之前，法国人巴斯德（Louis Pasteur）的研究已经为细菌致病的病原学说带来了最直接有力的证据。

巴斯德是近代微生物学的奠基人 | Wikimedia Commons

其实早在1854年，也就是伦敦宽街爆发霍乱的那一年，意大利科学家帕西尼（Filippo Pacini）就已经用显微镜观察到了细菌，并且成功将其分离出来；作为解剖学家，他还详细记录了从死者身上发现的病变。但很可惜，帕西尼没能成功验证细菌与霍乱的因果关系，他的成果也没有得到学界的重视。

帕西尼的“霍乱弧菌”样本（引号是因为当时还没有正式命名），保存于佛罗伦萨大学。1846~1860年是人类历史上的第三次霍乱大流行，亚、非、欧都遭到重创，其中1854年的疫情最为严重 | Filippo Pacini

通过尸检，科赫同样从霍乱死者的肠黏膜中发现了一种“杆菌”。并且这种杆菌只存在于霍乱死者的体内，他因此推断这种细菌与霍乱有关。为了继续调查，他又来到了疫情十分严重的印度加尔各答。

在微生物学研究中，分离纯化细菌是非常重要的一步，它不仅能找出导致疾病的“嫌疑人”，更能通过进一步的接种感染实验确定“真凶”的唯一性。早期，巴斯德等人曾利用液体培养基来纯化细菌，但这太容易被杂菌污染了。科赫改良了培养基，换液体为固体，大大提高了纯化的成功率。

罗伯特·科赫，如今德国的疾病防控机构也以他的名字命名 | Wikimedia Commons

1884年1月，科赫宣布成功分离纯化出了这种“形似逗号”的致病细菌——霍乱弧菌。他从加尔各答写信，向德国政府和媒体报告了这个喜讯，同时提到的还有这种细菌的生物特性，例如它能在潮湿的布料和土壤中增殖，但对干燥和弱酸性溶液敏感。和斯诺一样，科赫也意识到了清洁水源的重要性。

电子显微镜下的霍乱弧菌 | Wikimedia Commons

沼泽和泛滥的河水为细菌繁殖提供了温床，被污染的食物和饮水进入宿主肠道，引发疾病，而细菌又会通过粪便返回水中，再次传播。1892年，霍乱肆虐德国汉堡，毗邻的小镇阿尔托纳（Altona）由于事先已经采用了过滤水管，因而免受影响。这再次验证了净化水质的重要性。

科赫毕生的研究成果，最后都汇集到了微生物学病原鉴定的“金科玉律”——科赫法则。在科赫法则的基础上，人们不断发现、确认新的病原体，挽救了更多生命。

科赫法则用以验证细菌与病害的关系

从奔波在街头的流行病学先锋，到实验室中的耕耘者，科学家们就像现实中的侦探，因解开谜题而欣喜，也因线索中断而失意。那些被灵感击中的灰色脑细胞，一次次替我们拨开眼前的迷雾，让我们得以走得更远。

本文来自物种日历