新冠全球大流行已进入第三年,但关于病毒,我们似乎还有许多尚未了解的事。
近二十年不断出现的新型流行病,真的都是新病毒引起的吗?
为何总会有新的流行病出现,人类能否一劳永逸地战胜病毒?
看似百害而无一利的病毒,有没有可能为我们所用?
在 《看不见的敌人:病毒的自然史》一书中,作者多萝西·克劳福德写下这样一段话:
致命病毒的流行引起了恐惧与恐慌,媒体抓住了这种情绪。但我们获取的信息通常是不准确的,且过于戏剧化,以至于“病毒”这个词已有了凶兆的意味。人们有权知道入侵自己身体的微生物的准确信息。
为了传递关于病毒的准确信息,多萝西·克劳福德,一位成就斐然的女性科学家、英国双院院士、大英帝国勋章获得者,用浅显易懂的语言、生动有趣的故事,在《看不见的敌人》中向我们揭示了病毒的本质:
这是一种灵巧、奇异的寄生生物,以微小的躯体,掀起了人类历史上数次惊涛骇浪,但我们不必一味恐慌。既因为漫长的进化已经使人体成为精悍的卫队,拥有抵御入侵的神奇能力,也因为科学的进步让我们掌握了攻克病毒的种种方法,甚至可以让病毒为人类所用。
以下摘选自《看不见的敌人》,分为三节:病毒感染的机制,人体的反击,病毒有益的一面。标题为编辑所加。
01
病毒入侵:军团集结
每一次病毒感染宿主,一场战斗便打响了。比如,流感病毒只有3~4天的时间来造成感染,之后宿主要么死亡(幸运的是,这并不常见),要么控制住感染,并消除病毒。在此期间,病毒必须尽可能多地感染细胞并且快速地进行繁殖,繁殖出来的子代病毒必须赶在被宿主的免疫系统消灭之前迅速撤离。
但是,无论会遭遇什么样的结果,都阻挡不了病毒继续传播的步伐。许多病毒在细胞外只能存活1~2天,如果在此期间病毒找不到下一个宿主的话,等待它的只有变干、失去活性直至死亡。因此,为了长久地存活下去,病毒脱离上一个宿主之后,必须迅速锁定并入侵下一个宿主,保证感染链的完整。
病毒颗粒是完全惰性的,它们无法实现自我传播,因此,病毒要在外面的世界存活下来全凭运气。它们飘荡在空气中,漂浮在液体内,甚至潜伏在食物里,寻找着机会。就像植物的种子一样,病毒繁殖数百万的后代,寄希望于其中至少能有一个找到并侵入新的宿主。病毒绝不放过任何攻占新宿主的机会,如此锲而不舍,不成功都难。
02
人体反攻:坚固的城堡
病毒展现出的智慧着实令人惊讶,但它们也并非在打一场一边倒的战役。即便是最简单的生物也有对付病毒的方法,而人类免疫系统的复杂与精巧是无与伦比的。
从降生那刻开始,在生命中的每一天,我们的身体就像城堡被成群的敌军包围,它们试图攻破城墙,闯入城中大肆掠夺。每一个敌人都携带一件武器以助自己一臂之力,并尝试从不同的突破口攻入。但是,就像坚固的城堡一样,我们的身体生来就是为了抵御攻击。
第一道关卡就是阻止入内。为此,我们身上覆盖一层厚厚的皮肤,只要完好无损便牢不可破。它由多层砖状细胞组成,这些细胞通过连锁过程连接在一起,上面覆盖着一层扁平的死细胞。病毒无法感染死细胞,因为后者已失去代谢活性;病毒要进入机体,必须通过注射或伤口,或是身体上的自然孔道。
我们的皮肤与胃肠道、呼吸道以及泌尿生殖道相连,但这些内部的表皮层并没有死细胞的保护层,而且常常只有一层细胞那么厚。虽然病毒(以及其他有害微生物)可以在这里找到根据地,但我们通常也能先发制人。比如,眼泪和黏液等分泌物中含有杀菌成分,能抓捕并驱逐入侵者;而在阴道和胃部,酸性分泌物会摧毁除最顽强的攻击者之外的所有敌军。
上呼吸道的细胞层带有细密的绒毛,以一致的步调摆动着,就像自动扶梯一样把外来颗粒推上去排出体外。那些成功躲过所有陷阱的入侵者则会被一种名为巨噬细胞(macrophage,意为“大胃口”)的特殊细胞所吞噬。这些巨噬细胞负责巡视身体的各个组织,吞噬并破坏外来颗粒。一旦吞噬了入侵者,这些细胞就会释放出各种化学信号,增加该区域血流量,并派遣剩余军力(B淋巴细胞和T淋巴细胞)火速赶往现场。
就跟向组织输送氧气的红细胞一样,B淋巴细胞和T淋巴细胞沿着动脉和静脉游走,在身体的各个角落巡逻。与肝脏、大脑或者肾脏等其他器官不同,这些免疫系统的细胞并不会聚集在一个地方。偶尔,它们会在淋巴腺短暂停留以进行相互交流,但其他时候它们都遍布全身各处。淋巴腺被战略性地安置在最有可能遭受微生物攻击的危险区域,担任守卫。扁桃体和腺样体保护肺和肠道的入口,而腹股沟和腋窝的腺体则有大量淋巴细胞储备,守卫我们的四肢。
抗体可以控制病毒在体内的传播,但这些被称为“杀手细胞”的T淋巴细胞可以马上找到并摧毁病毒感染的细胞,不给它们留下一丁点卸下大宗新病毒的时间。
03
反其道而行:让病毒为我们所用
病毒非常成功地利用我们促进自身的生存,但我们能否反其道而行之?科学家们已经开辟出利用病毒的巧妙方法。
有一种“灵丹妙药”已在临床上用于治疗脑肿瘤。其使用的一种改良的单纯疱疹病毒并不是用来携带外来基因进入细胞,它只需在肿瘤细胞内生长,就可直接将肿瘤细胞杀死。诀窍在于,改造的病毒只在那些积极地进行自我复制和分裂的细胞中生长。正常的脑细胞不会进行分裂,但肿瘤细胞会分裂。
因此,当把病毒注入肿瘤中时,病毒会在肿瘤细胞中生长并将其杀死。它一直蔓延至肿瘤边缘,在此与正常脑细胞相遇;然后它必须停下,不触碰正常的脑组织。这个方法最大的好处是,大脑免受对机体其他部位起作用的免疫机制的影响,因此,治疗性病毒在完成任务之前可以安全地存活。
传统上,病毒是只会带来疾病和痛苦的坏家伙,而现在它们正被训练成有用的东西。那么,在21世纪,我们或许可以期待我们对病毒的看法发生改变。
《看不见的敌人:病毒的自然史》
[英] 多萝西·克劳福德 著
章菁菁 译
2021年8月出版
英国双院院士、著名病毒学家
多萝西·克劳福德力作
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本期编辑 | 恰恰猫、油焖笋