“死亡队长”- 肺结核的前世今生与来龙去脉（三）

三．如何验证生命中的因果关系 –各种“科赫法则”（Koch’s postulates）

不知读者诸君注意到没有，上文说科赫确定肺结核病原体的关键证据是从人工感染的实验动物中以抗酸染色的方法发现了结核菌。可能有人会问：咱们现在对肺结核最重要的诊断依据不是患者痰液涂片中发现了抗酸染色阳性的结核菌么？那么，难道直接从人类患者的病理样本中发现细菌不是证明一种病原体导致某种传染病更强有力的证据么？还真不是！ 现在痰涂片抗酸染色阳性足以构成对肺结核的诊断，那是在已知“抗酸染色阳性的结核菌是导致肺结核的病原体”这个前提下做出的判断。“痰液涂片中发现了抗酸染色阳性的结核菌”并无法构成对这个“前提”本身的证明。按咱们中学数学中学过的“充要条件”的逻辑仔细想想，在没有上述“前提”的时候，在人类患者的病理样本中发现细菌仅仅是该细菌导致这种疾病的“必要条件”，远非“充要条件”。

那么，怎么样才能证明某种细菌就是导致某种传染病的病原体呢？1884年，科赫发表了他将结核菌鉴定为肺结核病原体研究过程的系统总结，后人把这个总结的核心内容称为“科赫法则”（Koch’s postulates），这个大名鼎鼎的“法则”成为了后世的病原体鉴定的“金标准”。“度娘”对科赫法则的内容介绍如下：

1.   在每一病例中都观察到相同的微生物，且在健康者体内不存在；

2.   要从宿主分离出这样的微生物并在培养基中得到纯培养（pure culture）；

3.   用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的宿主，同样的疾病会重复发生；

4.   从试验发病的宿主中能再度分离培养出这种微生物来。

建议读者诸君按照这4个步骤仔细想想，顺序完成了这四项工作，确实就能实现一种细菌导致某种传染病的“充要条件”证明。而如果只能做到这四个步骤中的部分片段，则很难实现逻辑严谨的证明。

百余年来爆炸式的科技进步使这个五彩缤纷，无奇不有世界正在被人类快速了解。虽然，随着病原微生物世界的奥秘不断被揭开，已经有越来越多的特例表明科赫法则并不完美精确。比如，科赫当年就没有认识到，结核菌会以潜伏状态在人体中存在，甚至很可能终生存在而不发病。这人的一生是带菌但健康的，这就不符合科赫法则第一条。再比如，导致梅毒的病原体，梅毒螺旋体，至今也没找到合适的培养基在体外纯化培养，是科赫法则第二条的特例。但是，科赫法则的不完美与不精确丝毫没有降低其伟大意义。它是生物医药科研史上第一次从严谨逻辑的角度思考因果关系的论证。这一点即使在当今的社会活动和科研活动中都经常被忽视。巧合(Coincident),相关（Correlation）和因果关系（Causative），这涵义递进的三个“C”之间的区分界定，或者说它们对论证条件的不同需求，在普通人概念中多数是混乱的，甚至把不少初入行的科研工作者绕得稀里糊涂！

从一个观察者的角度，能看到的只是现象。如果一个观察者重复看到，甚至多次重复看到了两个现象同时出现，就能下结论说这两个现象之间存在着因果关系么？远远不能！确实，多次重复观察到两个现象同时出现是对它们之间存在因果关系假说最经常的提示，但远非证明。同时，现代科研的要求正是“假说驱动的研究”（hypothesis driven study）。有了假说，并且这个假说很有现实意义，那非常好！设计一个良好的研究方案，用严谨的数据去证实它，就可以发篇好论文了。要想证明因果关系，如何设计研究方案？可以参考“科赫法则”。

从科赫法则提出后，生命科学研究才真正进入了逻辑时代。按照相同的思路，针对研究对象的不同特性，研究者们将科赫法则做适当修订后在各自的领域加以应用。比如，有针对病毒这类特殊病原体的“科赫法则”，有植物病理研究的“科赫法则”……。进入分子生物学时代之后，如何证明一个基因导致了某种“表型”（如果研究的是人类基因，这个所谓“表型”经常是某种疾病。如果研究的是细菌基因，这个“表型”经常是该细菌导致特定疾病的关键毒力因子）成了一个重大问题。于是乎“分子科赫法则”（molecular Koch's postulates）应运而生。那是由斯坦福大学的Stanley Falkow教授提出的，所以也叫Falkow’s Koch's postulates。如何证明一个基因导致了某种表型呢？按“科赫法则”去类比就可以：

1.   首先，这个基因应该只存在于具有这种表型的个体之中。没有这个基因的个体就不存在这种表型。

2.   然后，用一个具有这种表型的个体，把该个体中的这个基因敲除（失活），随之观察到这种表型从该个体中消失。

3.   最后，把这个基因克隆出来，放回到该基因被敲除的个体之中，在克隆基因表达的同时随即观察到这种表型从该个体中恢复。

说起来容易做起来难！什么基因敲除、基因克隆、基因表达都是很不容易的事，也不能用人体来做这类实验，只能在细菌里或动物模型上做。但“越是艰险越向前”，生物医学科研就是这么一步一个脚印干出来的！

老败刚刚发布了这个科普文的前两节，就有读者表示，有消息说得了肺结核治愈后肺癌发病率会高。还有盆友告诉老败这来自某胸科医院的统计。老败表示，这多年来看过这多关于肺结核和肺癌的文献，还真没见过这种说法。如果某胸科医院真有过硬的数据证明这一点，绝对是对人类的重要贡献，可以发篇大好论文。但老败也想提醒一下，如果你仅仅单纯展示100例，甚至1000例有肺结核病史的肺癌患者，你仍然无法证明二者之间存在相关性。因为你很可能只是在做偏向性的案例收集而已。还有那多少万例没有肺结核病史的肺癌患者被你忽略了呢？！你挑出来的这几百、一千例怎么就不是这两种不相的关肺部疾患先后发生于同一个病人的巧合呢？

关于肺结核与肺癌的关系，老败的看法是：没关系。理由在于，这个命题的重要性是现而易见的。并且已经有了读者盆友们告诉老败的，提示性的发现。百年来肯定有人认真研究过。到现在没见到关联性的报道，应该可以认为没有关联性。确实，这也是现代科研成果发表机制中被人诟病的缺陷之一：通常只有“阳性”发现才被认为有发表价值。“没有关联性”这种“阴性”结果很难有发表机会。

另外，老败需要在此澄清的一点是，当然不是只有与“科赫法则”类同的逻辑过程才能证明生命科学中的因果关系。对一个特定的因果关系命题而言，所需要的论证逻辑与条件是由这个命题前因后果中各种特性决定的，必须具体问题具体分析。需要注意的通用原则是，一定要小心前面讲的那三个“C”之间的辩证关系。有什么级别的证据下什么级别的结论，“大胆假设，小心求证”，不要把话说“过头”。

同时，老败想以肺结核的故事提醒大家的是，不要轻信大众传媒，甚至街谈巷议（微信群、盆友圈）中那些似是而非的忽悠。可以相信什么呢？可以相信严肃科学期刊上发表的论文。在现代科学论文的发表机制下。有专业的期刊编辑和同行评议审稿人给研究的逻辑严谨性把关，能发表出来的结果通常是过得硬的。看不懂怎么办？认准几个人品好、水平高的专家，只听他们的见解，不受他人影响，尤其不要受商业利益相关者的忽悠。

    OK，肺结核的病因到底是什么？这个千古谜题终于有了明确的解答。在解答这个谜题的同时，伟大的科赫还顺带着总结出了一个帮助后人解决难题的“法则”。但仅仅发现了病原体又有什么用呢？肺结核仍然是杀人不眨眼的“白死病”。知道了它的病原体又能给对它的防控带来什么影响呢？

欲知后事如何，且听下回分解。