本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
是芥末上校在图书馆用铅管干的吗？还是孔雀夫人用烛台在宴会厅干的？都不是，而是2011年6月，在美国国立卫生研究院（NIH）临床中心，一名43岁妇女身上的致命耐药性肺炎克雷伯菌感染扩散到其他17名患者身上，导致其中6人死亡，另外5人生病。
在经典棋盘游戏“妙探寻凶”的生物技术版本中，来自美国国家人类基因组研究所（NHGRI）的研究人员利用基因组测序来解开感染如何传播的医学谜团。这个故事今天在《科学转化医学》上进行了报道，它是经典流行病学侦探工作和病原体基因组测序的绝佳结合。与此同时，这个故事也瞥见了微进化的过程。
肺炎克雷伯菌是一种非常讨厌的微生物。它会导致一半的感染者死亡。它能抵抗许多抗生素，尤其是在医院这种药物天堂，它能在医院工作人员的手上存活，并在一些不知自己已感染的人的肠道中快乐地生活，甚至在他们不知不觉地传播感染时也是如此。
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这些细菌在基因上非常相似，以至于标准的分类方法都失效了。然而，它们的 DNA 序列确实会发生变化，即使在调查人员探测指标病例身体各个角落以采集细菌基因组的短短 4 周内也是如此。他们在 600 万碱基对的基因组中的 41 个位点发现了明显的单基因变异（SNV，与 SNP 相同）。一些变异可能几乎没有或没有影响，这是一种 DNA 复制错误的后果。这种情况时有发生。但有些可能反映出细菌正在突变，以产生另一种耐药性。这就是进化的本质：随着时间推移发生的基因变化会影响表型，从而为自然选择提供素材。
为了推断出是谁把细菌传染给谁的，研究人员借助一种算法来筛选可能性，比较了细菌序列。“我们认为，我们可以利用基因组测序来判断第一位患者的肺炎克雷伯菌是否与感染第二位患者的菌株相同，”领导该团队的朱莉·塞格雷说。
17 名患者分为 2 组和一个单人组。其中一组与来自指标患者（已康复）肺部和腹股沟的细菌共享变异，另一组与来自她喉咙的细菌共享变异。那个单人组患者是通过受污染的呼吸机感染的。为了重构这些事件，因为它们不像“妙探寻凶”游戏中的嫌疑人那样直接联系，研究人员对当时医院所有 1115 名患者的基因组进行了测序，发现了 5 个“伤寒玛丽”来填补空白。
因此，就像棋盘游戏中豪宅 9 个房间中使用的 6 种武器一样，将基因组测序与流行病学调查的谁-什么-哪里-何时-如何相结合，可以告诉传染病专家将注意力集中在哪里。
根据疾病控制与预防中心的数据，美国每年约有 170 万人在医院感染，导致 99000 人死亡。“通过调动实时测序细菌基因组以准确追踪细菌的能力，我们的研究人员成功地阐明了发生了什么，这反过来又教会了我们一些重要的经验教训。这项研究让我们瞥见了基因组技术在未来将如何改变我们应对微生物流行病的方法，”NHGRI 主任埃里克·格林说。
塞格雷补充说，“基因组测序和分析是我们预测和超越传染性病原体致病进化的最佳希望。虽然我们的基因组学实践没有改变患者在这次疫情爆发中的治疗方式，但它确实改变了医院的感染控制方式。”
并提供了一个引人注目的进化正在发生的例子。
参考
埃文·S·斯尼特金、阿德里安·M·泽拉兹尼、帕梅拉·J·托马斯、弗里达·斯托克、NISC 比较测序项目、大卫·K·亨德森、塔拉·N·帕尔莫和朱莉娅·A·塞格雷，《利用全基因组测序追踪耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌的医院爆发》。Sci Transl Med 2012 年 8 月 22 日：第 4 卷，第 148 期，第 148ra116 页 Sci. Transl. Med. DOI：10.1126/scitranslmed.3004129