你體內(nèi)的“鐵”比黃金還搶手！細(xì)菌入侵第一關(guān)，竟是搶鐵大戰(zhàn)？

你知道侵入人體內(nèi)有多難嗎？你是不是以為我要說我們的免疫系統(tǒng)有多么逆天？其實(shí)不然——在我們體內(nèi)堅(jiān)持活到免疫細(xì)胞趕來干掉它的微生物，早已是微生物中的強(qiáng)者。

事實(shí)上，進(jìn)入我們體內(nèi)的絕大多數(shù)細(xì)菌，從某種意義上說，死于“營(yíng)養(yǎng)不良”。你不會(huì)真以為身體內(nèi)部是什么膏腴之地吧？

實(shí)際上，那些蛋白質(zhì)、脂肪、糖類，不過是營(yíng)養(yǎng)中的“便宜貨”，細(xì)菌搶走多少都無所謂。而真正生死攸關(guān)的物質(zhì)，從來都被我們的身體巧妙地隱藏了起來。那是什么物質(zhì)？說出來也許難以置信——就是鐵。

這事得從四十多億年前說起。那時(shí)地球剛形成不久，幾乎被海水覆蓋。熔融巖石從地核升騰，撕裂地殼，與海水劇烈反應(yīng)，形成深海熱液噴口——也稱“深海煙囪”。這些噴口能持續(xù)數(shù)百萬年，噴出富含硫化物的灼熱堿性流體。噴發(fā)物遇冷海水凝固，形成多孔石壁，內(nèi)部充滿微小空腔，被稱為“巖石細(xì)胞”。

正是在這水深火熱的深淵中，最初的生命可能誕生了。這些“分子生命”沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，僅是一些能自我復(fù)制的有機(jī)分子。但有機(jī)物從何而來？關(guān)鍵在于煙囪壁上的鐵硫簇——由鐵和硫構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)。鐵元素能在不同價(jià)態(tài)間轉(zhuǎn)換，催化二氧化碳、甲烷、硫化氫等發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成有機(jī)物。于是，這些巖石細(xì)胞成了生命的搖籃。

約42億年前，地球上某座熱液噴口的巖石細(xì)縫中，誕生了所有現(xiàn)存生命的最近共同祖先——LUCA（Last Universal Common Ancestor）。生命不會(huì)永遠(yuǎn)待在搖籃里。隨著脂質(zhì)膜的出現(xiàn)，生命將代謝體系包裹進(jìn)囊泡，脫離巖石，奔向自由海洋——細(xì)胞時(shí)代開啟。

但自由有代價(jià)：失去地心能量與天然鐵硫簇。生命自有出路——自己制造。早期地球大氣富含硫化氫，海水中溶解大量亞鐵離子。細(xì)胞收集這些物質(zhì)，合成微型鐵硫簇，并將其嵌入蛋白質(zhì)中，如最古老的鐵氧還蛋白。這相當(dāng)于隨身攜帶“代謝核心”，還能防止鐵硫簇被氧化或污染，甚至通過蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)微調(diào)其催化效率。

這條科技樹很快帶來更偉大的饋贈(zèng)——光能。

但光子能量狂暴，直接吸收會(huì)破壞分子。解決方案是：先用特殊色素分子“硬吃”光子，再由鄰近的鐵硫簇迅速奪走高能電子，逐級(jí)傳遞。每次傳遞，鐵硫簇因電荷變化產(chǎn)生形變，蛋白質(zhì)則像機(jī)械傳動(dòng)裝置，將這種變化轉(zhuǎn)化為動(dòng)力。最終，電子被回收，能量用于從水中提取氫離子，并泵入膜內(nèi)腔室，形成質(zhì)子梯度——這便是光系統(tǒng)I的雛形。

生命由此從太陽(yáng)汲取了曾屬于深淵的能量。后來，光系統(tǒng)II演化出來，與光系統(tǒng)I耦合，竟能劈開水分子，釋放氧氣——光合作用誕生。起初，少量氧氣可毒殺競(jìng)爭(zhēng)者，但十億年后，氧氣氧化了地球幾乎所有還原性物質(zhì)（甲烷、硫化氫等），引發(fā)“大氧化事件”。

更糟的是，甲烷作為主要溫室氣體消失，恰逢火山活動(dòng)沉寂，地球陷入長(zhǎng)達(dá)3億年的休倫冰河期，地表溫度一度低至-50℃，連二氧化碳都凝為干冰雪。絕大多數(shù)生命滅絕，僅少數(shù)幸存于深海熱液口。

然而生命再次逆襲。氧氣雖危險(xiǎn)，卻蘊(yùn)含巨大能量。若能精細(xì)控制氧化過程，便可高效產(chǎn)能——這便是有氧呼吸。而核心仍是鐵硫簇！只不過，氧化反應(yīng)更劇烈，需十幾個(gè)鐵硫簇分布在多個(gè)蛋白復(fù)合體中協(xié)同工作。

為防氧化損傷，細(xì)胞演化出隔離機(jī)制，最終構(gòu)建出精密的“分子發(fā)動(dòng)機(jī)”——線粒體中的電子傳遞鏈。

至今，我們每個(gè)細(xì)胞的線粒體仍在使用這套基于鐵硫簇的系統(tǒng)，將氧化能轉(zhuǎn)化為質(zhì)子梯度，驅(qū)動(dòng)生命活動(dòng)。四十多億年前那座海底煙囪，從未消失——它的碎片，仍存在于我們能量代謝的底層架構(gòu)中。鐵硫簇，是我們來自巖石的印記，是遠(yuǎn)古分子祖先的靈魂殘片。

可惜歲月漫長(zhǎng)，靈魂也會(huì)枯朽。大氧化事件使海水中的亞鐵離子被氧化沉淀，形成綿延千里的條帶狀鐵礦。鐵雖占地殼第四，卻成了生物的稀缺資源。

但生命已逆天改命兩次，豈會(huì)束手？

許多生物分泌酸性物質(zhì)腐蝕巖石，提取封印其中的鐵，使其進(jìn)入食物鏈。然而鐵過量也有毒——它能催化皮膚分泌物產(chǎn)生“金屬味”揮發(fā)物，足見其強(qiáng)催化性。因此，生物又演化出鐵蛋白，單個(gè)分子可儲(chǔ)存4500個(gè)鐵原子，安全隔離。

對(duì)動(dòng)物而言，可通過飲食補(bǔ)鐵。但對(duì)入侵人體的微生物，鐵只能從宿主身上搶?？晌覀兪恰拌F公雞”——鐵蛋白藏于細(xì)胞內(nèi)，極難獲取；即使細(xì)胞破裂，鐵蛋白也極其穩(wěn)定，抗酸抗堿，細(xì)菌難以消化。

更致命的是，免疫系統(tǒng)深知細(xì)菌缺鐵，便“精準(zhǔn)打擊”：感染時(shí)發(fā)燒，高溫加劇細(xì)菌代謝紊亂，使其更需鐵；同時(shí)分泌乳鐵蛋白——人類最強(qiáng)鐵結(jié)合蛋白，親和力是其他蛋白的200–300倍，一旦結(jié)合鐵，幾乎不可逆。乳鐵蛋白不僅堅(jiān)硬，表面還經(jīng)特殊修飾，使多數(shù)細(xì)菌無法識(shí)別或降解。它甚至能耐受腸道消化，因此哺乳動(dòng)物將其分泌至乳汁中——這也是“乳鐵蛋白”之名的由來。

面對(duì)如此“鐵幕防御”，病菌極難立足。能存活至今者，皆身懷絕技。有的分泌鐵載體（如沙門氏菌的沙門鐵素）搶奪游離鐵，但設(shè)計(jì)上需釋放鐵回細(xì)胞，效率不及乳鐵蛋白的“純粹封鎖”。人類則不斷升級(jí)防御：演化出可劫持細(xì)菌鐵載體的蛋白；修改轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)構(gòu)，使其不被細(xì)菌受體識(shí)別。而細(xì)菌亦反制，如淋病奈瑟菌演化出能“騙走”轉(zhuǎn)鐵蛋白的受體。雙方陷入億萬年的軍備競(jìng)賽。

極致者如伯氏疏螺旋體，干脆棄用鐵，改以錳為代謝核心。雖代謝緩慢，卻避開了鐵限制，致病力極強(qiáng)，引發(fā)萊姆病，成為歐美公共衛(wèi)生難題。

演化就是前進(jìn)，不顧一切地前進(jìn)。沒有底層配置不可撼動(dòng)，沒有祖?zhèn)鞔a不可重寫——因?yàn)樽嫦?，本就該留在身后?/p>