黑猩猩

病毒,我们之间的战争从未停歇helli

发布时间:2022/5/31 15:22:01   
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病毒,

我们之间的战争从未停歇……

一、故事

故事一

万年前,非洲。一只黑猩猩由于捕食红顶白眉猴和大白鼻长尾猴,感染了猴子身上的一种病毒,很快,病毒开始在黑猩猩之间传播。几个世纪以来,喀麦隆的猎人捕食黑猩猩,不时也会被这种病毒感染。但在20世纪以前,这些猎人远离人群,病毒没能感染更多人。

20世纪初,非洲发生翻天覆地的变化,人们从村庄大批迁移到城镇的同时,带去的还有病毒。在人口稠密的贫民窟,它们迅速传播。随着刚果从比利时独立,在刚果工作的海地人重返祖国,病毒也传播到海地。到20世纪70年代,海地移民或美国游客把这位“杀手”带到了美国。当科学家终于在年发现这种病毒时,它们已潜伏于全球,并继续感染了万人,让其中一半失去了生命。

这就是造成艾滋病的HIV病毒。

故事二

年,第一次世界大战进入尾声。而人类新一轮的牺牲则刚刚开始。而对手,只是一种只有子弹头直径三十万分之一的家伙。

起先,只是流感,然后,高烧、肺炎。18个月的疫情中,这种病感染了世界近三分之一的人口,万~1亿人死亡,而当时的世界人口仅17亿。

棺材售罄,去世的小孩只能用购物盒装起来埋葬。大街上空无一人,人们不敢交谈。后来的研究者,甚至将这次流感看作是一战实质上的休止符。奥匈帝国首先将陆军从战线撤下,对手纷纷效仿,最终,缺乏足够兵员作战的协约国和同盟国草草收场。至年这场大流感神秘消失前的一年里,致死人数超过第一次世界大战的全部阵亡人数。

虽然时代相隔,形式不一,但敌人都有一个共同的名字:病毒。

二、地球的“原居民”

直到年,这次大流感暴发87年后,研究人员才确定了元凶——一种与甲型H1N1密切相关的病毒。它的变种——流感病毒,至今每年仍导致全球29万~65万人因呼吸道疾病而丧命。

今年年初的新型冠状病毒肺炎,以及年的甲型H1N1流感、年的脊髓灰质炎疫情、年的埃博拉疫情、年的寨卡病毒疫情和自年开始的刚果埃博拉疫情,均由病毒引起。

而这只是人类在漫长历史中,和病毒狭路相逢的众多战役中的几个片段。

由脊髓灰质炎病毒引起的脊髓灰质炎,即小儿麻痹症,史前时期就有记录,埃及的绘画和雕刻描绘了四肢肌肉萎缩的人和带着拐杖走路的孩子。而据《中国古代疫情年表》统计:从公元前年到公元年的年里,中国发生重大疫情次,平均6.1年发生一次。病毒引起的天花、乙肝、黄热病,都可能是古时瘟疫的元凶……

一些病毒传染病带来的灾难,远超年大流感。

顺治十八年(年)正月初九,顺治皇帝病逝第三天,不满8岁的玄烨坐在了紫禁城金銮殿的宝座上。站在前面的文武大臣不难发现,小皇帝的脸上还有几粒麻子。

顺治帝临终前,询问他一向敬重的传教士汤若望,谁来接班?得到的答案是:玄烨。原因很简单,他出过天花,活了下来,对这种可怕的疾病拥有免疫力。

彼时,被称为“痘疮”的天花仍为不治之症。有研究者认为,天花杀死的人,可能比人类史上所有战争加起来还多。这种由天花病毒引起的烈性传染病致死率高达30%。据美国科普作家卡尔?齐默所作的《病毒星球》一书记载,~1年,仅在欧洲,每百年就有大约5亿人死于天花。受害者不乏俄罗斯沙皇彼得二世、英国女王玛丽二世等皇族贵胄。

在病毒感染的传染病面前,无力反抗曾是人类的常态。有人认为这是妖法,处死女巫,还有地方因此迁怒犹太人。但这都没能阻止“家家有僵尸之痛,室室有号泣之哀。或阖门而殪,或覆族而丧”的哀叹,在几个世纪之后依然回荡。

直到20世纪真正认识这个对手之前,人类应对疫病,仍是隔离、草药、巫术和“祈求星星的照看”。

自人类祖先诞生在这个星球上,我们和病毒起码已经打了25万年的交道。但如果把25万年比作1天,人类是在最后1分钟,才开始认识这位老对手。

年大流感如此惨烈,一个重要原因是,当时医学上尚没有有效应对病毒感染的措施,人们甚至不知道流感是由病毒引起。当时距离人类第一次推测出病毒的存在,不过刚刚过去20年。而病毒学要到20世纪20年代才真正出现。

细胞内部结构示意图

随着科学的发展,年第一台扫描透射电子显微镜问世,生物学家才第一次看到病毒的真容:这些屡次让人类成为手下败将的家伙,构造简单得甚至无法“独立”。

病毒一般由两种物质构成,即蛋白质衣壳包裹核酸遗传物质(DNA或RNA)。和细菌不同,病毒甚至称不上是真正的生命。多数细菌可以独立生存,进入人体只求“营养”,并非一定侵入细胞。但病毒没有独立的代谢和能量转化系统,唯有侵入其他生命体的细胞,借助细胞加工遗传物质才能繁衍。

病毒基本结构示意图

但这些简单的家伙,才是地球真正的“原始”居民。不是病毒生活在我们的世界里,而是我们生活在病毒的海洋里。它们是所有生态系统的重要部分,我们呼吸的氧气很大一部分是在病毒的帮助下生产的,我们所在的这颗星球的温度也和病毒的活动息息相关。甚至科学家发现,人类有8%的DNA来源于病毒。

在演化史最近的瞬间,人类能够脱颖而出,病毒也功不可没。古老的鼻病毒可以训练我们的免疫系统不会出现过度反应。如果没有病毒,我们甚至可能没法“出生”——胎盘的进化就来自病毒的贡献。科学家认为,大约1亿年前,哺乳动物的祖先感染了一种病毒,这种病毒把抵御免疫系统攻击的能力转移给了哺乳动物。胎儿的血型、基因与母亲不同,却可以免受免疫系统攻击,就是因为胎盘拥有了欺骗免疫系统的能力。

病毒复制流程

一个人一生中,要被~甚至种不同的病毒攻击,多数攻击都被人体的免疫系统击败。那么,进入体内的病毒,是如何实施攻击的呢?

首先,吸附和注入宿主细胞。

接下来,利用宿主细胞进行蛋白质和核酸的复制,并制造病毒外壳。

第三步,将组装好的病毒核酸和外壳从破裂的细胞中释放出去,感染新细胞。这种入侵和复制的速度极快,六小时内可以产生10万拷贝。

入侵方式之一

每种病毒的攻击目标和方式不一样,一些病毒攻击表皮细胞,留下可怖的疤痕,但真正让人丧命的,是在人体内部器官进行复制的病毒。

狂犬病毒是绝少能造成%感染者死亡的病毒,它可以摧毁中枢神经系统。同样危险的呼吸道病毒,如SARS或流感病毒,则会破坏呼吸道和肺部细胞。免疫反应可能会阻塞肺部,使肺部不能正常工作,致人死亡。

三、寻找武器

在和病毒的对抗中,人类曾打过胜仗。

18世纪,英国医生爱德华?琴纳在奶牛场发现,奶牛也会得天花,即牛痘,但从未死亡,而且牛场的挤奶工也从来没人得过天花。年,琴纳将从一个奶场女工手上牛痘脓包中取出来的物质,注射给一个八岁男孩。孩子患了牛痘,但很快痊愈。琴纳又给他种天花痘,不出所料,孩子没有出现天花病症。

康熙皇帝感染天花的多年后,世界上第一个疫苗诞生。人体的免疫细胞会存储如何识别和击败病毒的信息,受到同样病毒的二次攻击时,会产生抗体。人类学会了通过注入微量病毒或战斗力不强的同类病毒,让人体预先产生抗力,预防病毒感染。

长久的束手无措后,人类以这种方式第一次向病毒发起了反击。

公共卫生工作者开始在世界各地用疫苗围剿天花病毒。年,鲁迅在《我的种痘》一文中,记述了当时上海人打天花疫苗的场景:“倘走过施种牛痘局的门前,所见的中产或无产的母亲们抱着在等候的,大抵是一岁上下的孩子。”

20世纪初,一个又一个国家报告了他们最后一例天花。年,天花病毒已从欧洲、苏联和北美洲全面溃退,只还在一些医疗力量相对薄弱的热带国家施展余威。不久之后,世卫组织启动了加强根除天花规划,向天花病毒发起总攻。公共卫生工作者第一时间把受害者隔离起来,并给周围的人接种疫苗。天花如同一场森林火灾,碰到针对性免疫的“防火屏障”,火势很快被控制下来。

年,索马里记录了世界上最后一例天花。年5月8日,世卫组织正式宣布,全世界已消灭天花。这个和人类缠斗了几千年的烈性病毒,被击败了。

随着分子生物技术、生物化学、遗传学和免疫学的迅速发展,针对不同传染病及非传染病的亚单位疫苗、重组疫苗、核酸疫苗等新型疫苗不断问世。狂犬疫苗让人类不再担心%致死的狂犬病。古埃及时就作祟人间的小儿麻痹症,因疫苗的出现正从世界上大多数地区消失。

对付病毒的称手武器越来越多。随着药物化学等学科的发展,血清疗法和抗病毒药物也相继被发明。

年,人类第一次利用血清注射成功治疗疾病。因研究白喉的血清疗法,德国医学家埃米尔?阿道夫?冯?贝林获得年首届诺贝尔生理学或医学奖。随着逐渐成熟,血清疗法在SARS、MERS及埃博拉等病毒引发的传染病疫情中都有应用。

自上世纪60年代第一种抗病毒药物碘苷获得批准以来,截至年,已有90种、共13类抗病毒药物被正式批准用于治疗9种人类感染性疾病。

在病毒“入侵”的不同阶段,都有相应的药物可以阻击,干扰病毒的吸附、复制、释放。比如抗艾滋病药物“克力芝”可以阻止病毒成熟。一些药物可以中断病毒核酸的复制。还有一些药物分子可以冒充病毒所需的原料,它们混进修建病毒大厦的工地,引发整个工地停工,达到抑制作用。

四、病毒的“反击”

疫苗和随后抗生素的出现,让一种乐观的情绪笼罩在当时科学家心头。甚至有人预测:足够的食物加之微生物控制方面的科学突破,显微镜下地球上的所有灾星都将被灭除。

直到一种叫埃博拉的病毒登上历史舞台,才捅破人们幻想的泡沫。感染者发烧并呕吐,有的病人身上如口鼻等所有开孔都流血不止。研究者很快发现,这是一种和已出现的马尔堡病毒亲缘关系较近的新病毒。除了隔离,别无他法。

年5月,科学家们在华盛顿聚会,试图说明地球上的致病微生物远远没有被击败,相反,正在对人类构成越来越大的威胁。证据之一是:病毒正在迅速发生变异。

人类还没来得及放下手中庆祝的香槟,就领教了病毒真正的杀手锏:它们的差异性极大,且不断突变。

事实上,病毒的进化速度是人类的万倍。它们结构简单,基因组复制时缺少严格的校对机制,常出现差错,发生变异。某些病毒还可能发生重组,即当宿主同时感染多种病毒,病毒间可能交换基因,产生全新的病毒。

这意味着,人类将不断面临新兴的病毒。最大的威胁莫过于此——免疫系统对新兴病毒一无所知,没有抗体“储备”,而疫苗和药物等医学防治手段也尚不具备,如同毫无准备地被偷袭。

研究显示,新兴病毒约四分之三来自动物,而后传染给人类。

病毒选择宿主也受到限制,它们外壳上的受体结合蛋白,就像“钥匙”,通过“解锁”寄宿者的细胞壁,侵入细胞。一把钥匙只能开一把锁,但病毒突变会使“钥匙”变身,突然能打开其他物种细胞的“锁”。动物携带的病毒便突破物种界限,传染至人。

从人类开始驯服动物,到集中化的养殖和频繁的贸易流动,都为病毒物种跨界和传播开了路。

年大流感的病毒与导致猪流感的病毒相近,且至今仍在变异。年的SARS病毒、导致中东呼吸综合征的MERS病毒都由动物而来。对我们的免疫系统而言,它们新得可怕,也强得可怕。

病毒的突变,也为疫苗和抗病毒药物研发设置了极大的阻碍。

天花病毒之所以能被疫苗攻克,一个重要原因是,这种病毒只在人体存活,宿主相对可控,同时没有很高的突变率。但其他病毒就没有这么简单了。特别是相对于DNA病毒(如水痘病毒和乙肝病毒)而言,RNA病毒(如冠状病毒、流感病毒)在复制过程中没有纠错系统,变异频繁。

人体通常可以通过接种疫苗获得对DNA病毒的长期免疫力,但很难获得对RNA病毒的长期免疫力。这也是乙肝疫苗打一次可以维持很长时间,但每年都需接种流感疫苗的原因。

新药与疫苗研制的速度很难跟上病毒变异的速度。前者的研发需要经过种子毒株筛选和试剂、动物模型下交叉保护力试验,以及临床试验的安全性、有效性验证三个无法绕过的环节。即使在某些不太关键之处放宽,仍需数年之久。例如尽管极为紧迫,埃博拉病毒的疫苗研制,人体临床试验过程仍耗时两年。

同样,多数抗病毒药物只能起到抑制病毒的作用,而非杀死。一方面,病毒突变速度远快于药物研发速度。一方面,因为病毒将自己的遗传物质插入宿主细胞内进行复制,能干扰病毒复制的药,难免会引起人体细胞的功能异常。所以人类虽已能用抗生素对抗不少细菌,但安全性问题仍极大限制着抗病毒药物的研发。另一方面,病毒种类多、共性少,很难找到广谱的抗病毒药物。这就决定了,对绝大多数病毒感染,人类尚没有特效药。

“我们应当意识到我们的力量是有局限的。”目睹了人类那段悲喜起伏的经历,芝加哥大学的历史学家威廉?麦克尼尔说道,“我们永远难以逃脱生态系统的局限。不管我们高兴与否,我们都处在食物链之中……”

五、永不停歇的“军备竞赛”

在研究者看来,永不停歇的“军备竞赛”,才是对人类与病毒关系的准确描述。

“不能指望科学家来消灭所有的病毒。相反,目前我们没有这样的能力。如果有人告诉我,他已研制出比现在的抗病毒药药效强倍的药物,各位可能欢欣鼓舞,但我会忐忑不安。也许在不久的将来,抗倍药效的新流感就会出现。这就是‘军备竞赛’的真实含义。”复旦大学生命科学学院教授钟扬曾在一次演讲中说。

20世纪以来,人类逐渐认清这位重疾背后的对手,不再“祈求星星的照看”,研发疫苗、药物与之对抗。同时,病毒在与人类的斗争中不断变异。城镇化和越来越频繁的人口流动,则为病毒传播提供了新的温床。而每一场与病毒的战役,都促使医学工作者、科学家乃至治理者,更新手中的“武器”,不仅是疫苗和药物——

我们主动设立防线。年大流感加速了公共卫生标准化,许多永久性的公共卫生机构在大流感中得到确立和保留,各国疾病监控体系逐步建立。

我们主动预测动向。年,世卫组织启动全球流感计划,负责监测全球最新传播的流感病毒株。如今每年的流感季,世卫组织都会根据“当季流行”,建议应对所需的流感疫苗。

我们完善应急体系。年的SARS直接推动了世卫组织的重大改革。年,《国际卫生条例》得以修订,设立国际

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