單聆
2020年春節(jié),本該熱鬧的中國大地上一片寂靜,各個城市的街道上冷冷清清,絕大部分百姓屯好食物待在家中,因為中國有一種新型病毒正在傳播,它就是新型冠狀病毒。
新型冠狀病毒主要攻擊人體的肺部,使病人發(fā)熱、咳嗽、全身乏力,甚至因休克或呼吸衰竭而死,而且沒有特效藥可以進行醫(yī)治。它能在人體里潛伏十幾天,而患者發(fā)病、被隔離治療之前,可能已經(jīng)不知不覺地把病毒傳染給很多人。隨著病毒的傳染范圍越來越大,人們內(nèi)心的恐慌情緒也在增長。而減少病毒傳染機會的最好方法就是各自呆在家中。
病毒既不是電影中的龐然巨獸,也不是外星人的秘密武器,它們的個頭只有幾十納米,如果沒有電子顯微鏡,我們根本看不到它們的身影。
病毒是一種非常特別的生命,所有生物都是由細胞組成的,但病毒卻沒有細胞結(jié)構(gòu),通常只是蛋白質(zhì)外殼包裹著的遺傳物質(zhì),連生物都算不上。它們在地球上只做一件事——“損人利己”,它們會進入一個適合的生物體,用寄主的細胞作為材料讓自己大量繁殖;一旦離開了生物,或者寄生的生物死亡,它們很快就會死去。
新型冠狀病毒是冠狀病毒的一種,目前可以感染人類的7種冠狀病毒中,有4種比較常見,會引起感冒等輕微癥狀,但另外2種卻非常危險,它們分別是“SARS病毒”和“MERS病毒”,致死率高達10%和35%。
人體內(nèi)的細胞像一座座小工廠,細胞內(nèi)的細胞器就像不同的工人,它們各司其職,依照“說明書”——遺傳物質(zhì)DNA來生產(chǎn)生命活動所需的各種物質(zhì)。然而,病毒(和細菌)卻會潛入工廠搞破壞,方法也花樣百出:
1. 釋放毒素,毒死“工人”,霸占“工廠”里的氧氣、水分等資源,在細胞內(nèi)大量繁殖。
2. 劫持“工人”,逼它們按照病毒(和細菌)的“說明書”制造大量的克隆體。
3. 逆轉(zhuǎn)錄病毒能悄悄修改工廠里的“說明書”,讓工人在不知不覺中生產(chǎn)出錯誤的產(chǎn)品。
這些破壞使細胞的正?;顒颖黄戎袛啵葼I養(yǎng)物質(zhì)消耗殆盡后,工廠會“倒閉”,也就是細胞死亡。這時細胞會裂解,病毒大軍便大搖大擺地走出工廠,尋找下一個目標。如果人體沒有防護能力,心肺等重要器官的細胞受到重創(chuàng)之后不再正常工作,使身體得不到氧氣而死亡,但幸好人體自帶強大的殺毒能力。
大部分時候,戰(zhàn)勝病毒靠的是我們自己的身體。在我們的身體中,有一個強大的防御“軍團”,它們組織嚴密、策略高超,隨時準備干掉入侵的異類,它們就是免疫系統(tǒng)。
免疫系統(tǒng)最外層的保護來源于皮膚和黏膜,它們相當于邊防部隊,包裹人的全身,大多數(shù)病毒都無法突破這些壁壘。
但人體不是完全封閉的,口鼻眼都是病毒可以直接通往人體內(nèi)部的入口。這時,身體內(nèi)部的“警察”——各種免疫細胞則會盡可能在病毒入侵人體細胞之前將它們清除;如果病毒已經(jīng)進入了細胞,免疫細胞會犧牲這個細胞,讓它裂解,把病毒重新暴露出來,再將病毒清除。
正是有了免疫系統(tǒng)的默默守護,我們才能在充滿危險的世界里健康地生活下去,否則,呼吸空氣就可能致人于死地,因為空氣中充滿著病毒與細菌,我們將永遠過著“與世隔絕”的生活。
當我們患上流感時,就意味著有病毒入侵了身體,它們會在鼻子和上呼吸道的黏膜細胞里安營扎寨、大量繁殖。黏膜會分泌更多黏液,把病毒包裹住,這會使人鼻塞、流鼻涕;鼻涕和痰里的黃綠色物質(zhì)其實是吞噬細胞與病毒“同歸于盡”后的殘骸。這些黏液會刺激喉嚨和肺部,迫使人們通過咳嗽來排出去。
而吞噬細胞中的巨噬細胞會像清道夫一樣,將病毒和細胞碎片清掃干凈,但它會留下一些化學物質(zhì),這些物質(zhì)會使人渾身酸痛。
下丘腦還會調(diào)高體溫,減緩病毒的增殖速度,也使免疫細胞更快生成,這就是發(fā)燒。不過,發(fā)燒也會讓血管膨脹,使人感到頭疼。這些病癥要等到病毒和細胞殘骸被清除干凈才會消失,大約需要一周的時間。
如果病毒殺傷力較大,例如新型冠狀病毒,對于老年人而言,它的致死率就比較高,難道他們的免疫力沒起作用嗎?免疫系統(tǒng)要想鎖定病毒并制作出專門對付它的武器——抗體,需耗費一定時間,大約一到兩周。如果重要器官在抗體產(chǎn)生之前就被嚴重破壞了,病人就會危在旦夕。因此,比起身強力壯的年輕人,病毒更容易擊垮身體比較脆弱、免疫力低下的老年人。
但是,有時免疫系統(tǒng)的反應(yīng)過于強烈,在消滅病毒時,也傷害了大量人體細胞,這種“殺敵一千自損八百”的情況也會使人體器官遭受重創(chuàng),危及人的生命。
“泡泡男孩”戴維·維特天生患有嚴重的免疫缺陷疾病,他沒有正常的免疫系統(tǒng),自出生起,就生活在無菌病房里,所有送入病房的食物、玩具乃至空氣都要經(jīng)過殺菌消毒,任何人都只能透過橡膠手套與他接觸;他一輩子都只能待在塑料“泡泡”中。
在人體外的病毒脆弱不堪,以新型冠狀病毒為例,只要把它加熱到56℃、或噴灑酒精就能使它失去活性。然而,一旦病毒鉆進了人體細胞,目前的醫(yī)學技術(shù)是無能為力的,因為要殺滅一種病毒或細菌,藥物必須認識它,但病毒太小,目前的藥物無法識別,更別說殺死了。
但是,科學家已經(jīng)研制出一些藥物,能夠阻止病毒在體內(nèi)復制,從而阻斷病情,如人體內(nèi)的丙肝病毒就能被藥物抑制,而艾滋病病毒也會在某些藥物的作用下停止在人體內(nèi)擴散。
醫(yī)院的治療也至關(guān)重要,如幫病人補充營養(yǎng),或者用醫(yī)療器械幫助病人維持生命活動,如用呼吸機幫助肺炎患者保持呼吸,讓他的身體能堅持到免疫系統(tǒng)制造出抗體。
你應(yīng)該記得在沒有生病的情況下被家長帶到醫(yī)院打針的經(jīng)歷,針管里的不是藥,而是各種疫苗。因為有了疫苗,全球兒童躲過了大部分致死或致殘的嚴重疾病。那么,疫苗是如何發(fā)揮作用的?
人體免疫系統(tǒng)戰(zhàn)勝了特定病毒后,會保留這次記憶,下次如果遇到同樣的病毒,就能迅速產(chǎn)生抗體。這就是為什么有的病得過一次,下次就不會再得,或者隔很長時間才會再得,比如水痘。
疫苗其實就是病毒本身,只是通過特殊的工藝處理,它們已經(jīng)被大大削弱或失去活性,沒有能力攻擊人體,但免疫系統(tǒng)仍然識別出了這些異類,啟動了作戰(zhàn)程序。由于人體細胞沒有受到太大損害,我們不會表現(xiàn)出明顯的癥狀。這次不激烈的戰(zhàn)斗同樣在免疫系統(tǒng)中保留了戰(zhàn)斗記憶,當外界的病毒襲來時,我們的身體就會安然無恙。
但是,由于病毒的變異速度很快,樣子變了,以前接種的疫苗就會失效,因為免疫系統(tǒng)不認識變化后的病毒,就相當于對付一種新病毒。新的疫苗無法在短時間內(nèi)研制出來,因此,像新型冠狀病毒這種突然出現(xiàn)的品種,人們暫時無法通過接種疫苗來避免感染。如果科學家們找到病毒身上無法改變的特殊標志,就有希望研制出長期有效的疫苗。
盡管我們擁有如此強大的免疫系統(tǒng),但總有一些病毒讓我們力不從心,使人類死傷無數(shù)。
艾滋病病毒也稱人類免疫缺陷病毒(HIV),目前全球至少有3670萬名艾滋病病毒感染者。
艾滋病可能會在人體內(nèi)潛伏長達10年的時間,期間患者沒有任何癥狀,看起來非常健康。然而,艾滋病病毒已悄然在患者體內(nèi)增殖,殺死越來越多的免疫細胞;人的免疫系統(tǒng)在不知不覺中被逐漸瓦解,等到全線崩潰,患者便喪失了抵御病原體的能力,連小小的感冒都無法治愈,腸炎、肺結(jié)核、惡性腫瘤等更加可怕的疾病又接踵而至,患者會在多種疾病的折磨下全身衰竭而死。
埃博拉病毒是潛伏在叢林深處的惡魔,總是突然出現(xiàn)在非洲的某些村落中,將整個村落的人屠戮殆盡,然后又銷聲匿跡,數(shù)年后再次肆虐,留給人們無盡的恐慌。
感染初期,患者會發(fā)熱、腹瀉;接著,患者的皮膚開始起水泡,一碰就破,患者甚至會七竅流血;短短兩周后,患者就像挨了“化骨綿掌”一樣,體內(nèi)的組織器官化為血水……凄慘地死去后,他的尸體也成為新的傳染源,埃博拉病毒馬上會將魔爪伸向他周圍的人。
這是世界上最致命的病毒之一,死亡率高達50%~90%,但針對埃博拉病毒的疫苗已經(jīng)被研制出來,在2019年剛果的埃博拉疫情大爆發(fā)時挽救了很多人的生命。
在太平洋島嶼上的一個部落里,曾有一種怪病蔓延。它會使人四肢疼痛,不停顫抖,情緒越來越不穩(wěn)定,有時會失控地大笑;病人將慢慢喪失記憶,無法走路、說話和吃東西,變得癡呆,最后因身體潰爛而死去。
令人驚訝的是,怪病的元兇竟然不是病毒,而僅僅是一團簡單的蛋白質(zhì)。
朊(ruǎn)病毒和人體中的朊蛋白組成相同,結(jié)構(gòu)卻不一樣,免疫系統(tǒng)會把朊病毒當成“自己人”,不會將它清除。這個陰險的“內(nèi)奸”會誘使正常的朊蛋白變成錯誤的結(jié)構(gòu),病變使大量神經(jīng)細胞死亡,最終破壞大腦。
經(jīng)歷了這次新型冠狀病毒的疫情之后,想必你已經(jīng)非常痛恨病毒了,一心希望它們?nèi)幌麥?,但病毒的頑強超乎你的想象。
病毒無處不在,從高山到海底,從封閉了上百萬年的水晶洞到最干旱的沙漠,全都是病毒的領(lǐng)地。
它們是世界上數(shù)量最多的生命體,世界人口總數(shù)約為79億,而病毒卻比人要多得多。1升海水中的病毒數(shù)量就是世界人口總數(shù)的12倍,當你跳進海水里游泳的時候,你其實是在病毒堆里游來游去。而且,在世界上還沒有人類的時候,病毒就已經(jīng)存在了。這樣看來,人類并非地球的霸主,我們居住的地球是一顆名副其實的“病毒星球”。
病毒能感染各種各樣的生物,可以分成動物病毒、植物病毒和細菌病毒。只要生物存在,病毒必定如影隨形。我們每個人的身體里,也藏有許多病毒,但它們在一般情況下不會對我們造成傷害。這是因為它們的毒性很弱,在我們吃飯睡覺時,這些病毒一邊緩慢增殖,免疫系統(tǒng)一邊將其消滅,病毒數(shù)量始終控制在一定范圍內(nèi)。只有當病毒數(shù)量爆發(fā)性增長、免疫系統(tǒng)無法壓制時,人體才表現(xiàn)出明顯的病癥。
在科幻電影《生化危機》中,致命的“T病毒”會把人變成喪尸,但主人公愛麗絲不僅對此免疫,她自身的基因還與T病毒融合,使她獲得了超強的戰(zhàn)斗技能和自愈能力。雖然現(xiàn)實中沒有T病毒,但我們的基因真的與病毒發(fā)生過融合,部分病毒就躺在我們的基因組中。
在一億年前,人類的遠古祖先被某種逆轉(zhuǎn)錄病毒感染,這種病毒悄悄把自己寫進了宿主的基因里,使宿主的細胞制造出錯誤的產(chǎn)品。但這個“不合格”產(chǎn)品恰好讓宿主產(chǎn)生了胎盤,于是,最早的哺乳動物誕生了。
感染人類祖先的不只這一種病毒,如今在人類的基因中,有8%來自于逆轉(zhuǎn)錄病毒。可以說,正是這些病毒把自己的基因“送”給了我們,我們才得以進化成今天的樣子。
SARS病毒 0.08~0.12微米細菌(桿菌) 0.3~5微米血紅細胞 約7微米細微顆粒物(PM2.5)顆粒物(PM10)<2.5微米<10微米
當你饑腸轆轆、迫不及待地想坐到飯桌前飽餐一頓時,爸爸媽媽很可能會攔住你,喊道:“先去洗手!”
其實,簡單的洗手能除掉許多看不見的危險。對人類虎視眈眈的不止病毒,還有細菌。細菌比病毒大很多,但也只有幾微米長,還不到頭發(fā)直徑的1/10。細菌能分解大自然中的各種動植物殘骸,但有些細菌卻會危害人類。
細菌和病毒完全不是一碼事,細菌是單細胞生物。我們不僅能靠免疫系統(tǒng)消滅細菌,還能用抗生素等藥物將它們殺死。
不過,細菌離開了生物體也可以生存,它們廣泛存在于水中、土壤里、乃至于人們的衣服和手上,比起病毒,人們更經(jīng)常遭到細菌的侵襲。如果你不小心摔了一跤,擦破了皮,傷口就會因細菌入侵而紅腫發(fā)炎;當人們已經(jīng)被病毒感染,身體虛弱時,大量細菌可能會趁虛而入,引起各種并發(fā)癥,例如,當病毒使我們感冒時,細菌性肺炎也會找上門來。所以,我們也要對細菌保持警惕。
人體中約有37.2萬億個細胞,但卻有十倍以上的細菌。
我們腸道里就有500~1000種細菌,許多都對人體有益,如雙歧桿菌、乳酸菌等。它們能幫助腸道消化食物、制造維生素、抑制病菌生長。腸黏膜把細菌和人體體液、細胞分隔開,使這些細菌與我們的免疫系統(tǒng)和平相處。
不過,腸道菌群中也藏著“見風使舵”的細菌,如大腸桿菌。它原本待在腸道里,會與糞便一起排出,如果你上廁所后沒洗手就吃東西,沾在你手上的大腸桿菌就會順著消化道跑到腸胃的其他地方。這時,大腸桿菌有可能突然“翻臉”,讓你拉肚子。
細菌有時是十分致命的。在戰(zhàn)爭時期,很多士兵在戰(zhàn)場上幸存下來,卻由于傷口被細菌嚴重感染而去世或被迫截肢。這時,科學家們在發(fā)霉的水果上提取到一種物質(zhì)——青霉素,它能殺死細菌,挽救了上千萬人的性命。
青霉素是抗生素的一種,抗生素可以通過抑制細菌細胞壁、蛋白質(zhì)的合成等方式殺死細菌,是不折不扣的殺菌“神器”。
在你得了普通感冒時,爸爸媽媽或許會著急地讓你吃藥。服用抗生素確實能讓病好得更快,但如果你每次生病都吃抗生素,藥的劑量可能會越來越大,最后藥會完全失效,因為細菌已經(jīng)產(chǎn)生了耐藥性。
一個細菌只需幾小時就能增殖上百萬個,其中有許多后代發(fā)生了基因突變。即便大多數(shù)細菌都被抗生素殺死了,也總有少數(shù)不怕這種藥物的后代存活下來,并繼續(xù)增殖,這種抗生素以后就對這種細菌無效了。
以前,人們使用了大量抗生素,使得世界上許多致病細菌產(chǎn)生了耐藥性;如果再繼續(xù)濫用下去,它們很可能會被“訓練”成百毒不侵的“超級細菌”,一旦入侵人體,將無藥能擋。所以,如果你只是輕微感冒,最好先觀察病情,好好休息,靠自己的免疫系統(tǒng)戰(zhàn)勝細菌,把抗生素作為最后的選擇。
有的病毒只寄生在動物體內(nèi),有的病毒偏好植物,而噬菌體則是專門感染細菌的病毒。它會用自己的尾巴在細菌身上鑿個孔,注入遺傳物質(zhì),在細菌內(nèi)部迅速繁殖,消耗完細菌內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)后,噬菌體大軍便破體而出,尋找下一個獵物。同時,噬菌體無法識別高等動物的細胞,不會攻擊人體細胞。
相對于抗生素而言,噬菌體不是一成不變的。細菌會進化,噬菌體也會進化,從自然界中篩選出殺菌的噬菌體比研發(fā)一種新型抗生素要容易得多。隨著細菌耐藥性的增強,噬菌體在未來很可能成為“超級細菌”的克星。
在電影《12只猴子》中有這樣的一幕:邪惡組織妄圖毀滅人類,將致命病毒投放到全世界,造成了無數(shù)人的死亡……我們是否真的會有面臨病毒、細菌生化武器威脅的一天?
使用生化武器在國際上是被明令禁止的,因為它不光是對士兵的虐殺,還會殘害無辜的平民百姓。病毒、細菌是不長眼睛的,它們傳播時不會選擇人群,就像新型冠狀病毒一樣,被感染者帶到了全球各地,使許多國家的人都感染了。如果有人想利用它們制造生化武器,這些人自己也可能會被感染。
研制出針對特定人群的病毒或細菌是不太可能的,因為不同人種之間的基因差異非常小,而且病毒變異的速度很快,哪怕是其他動物才會感染的病毒,在特定的變異下也會傳給人類,要變異成能感染所有人種就更容易了。
不分國籍,不分人種,病毒和致病細菌是全人類的敵人,人們從古至今都在與它們斗爭。隨著科學的進步,我們已經(jīng)戰(zhàn)勝了小兒麻痹癥、天花、狂犬病等惡疾,但這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭還遠遠不會結(jié)束。