天壇筆記

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誰才是世界的主人?一文看懂病毒和我們的關係 ☆作者:維思逆

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2020/1/28 

最近關於病毒的流言、謠言氾濫。其實稍微花點功夫瞭解一下病毒是什麼,以及和我們有怎樣的關係,大多數的謠言都無法欺騙你。我儘量會用最簡單通俗的方式幫大家“一文看懂病毒和我們的關係”。


啥是病毒哇?

病毒是這個地球上最古老的生物之一,甚至對於病毒是不是生物還有爭議。因為病毒本身沒有代謝,它簡單到由一段基因鏈(有DNA的也有RNA的)和蛋白質膜組成,相當於一份基因包裹。 

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(為什麼酒精可以消毒?就是因為酒精可以溶解病毒表面的蛋白膜,相當於把快遞包裹的包裝給撕了,裡面的基因鏈就失活了。同樣紫外線也可以把病毒的基因鏈轟成渣……)

當這份快遞被送到其他生物的細胞表面,病毒會有一種進化出來的機制騙細胞膜開門,沒錯就像大灰狼騙三隻小豬那樣,只不過用的是化學方式。

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病毒進入細胞的“門”被稱為“靶點”。(這次的新冠病毒和SARS的靶點都是一種叫血管緊張素轉化酶2的蛋白。)由於入口主要在肺部,所以新冠狀病毒的傳染力比麻疹和流感要差很多。病毒進入細胞後,會釋放出它的基因鏈,去篡改原來細胞核中的基因。使這個細胞變成病毒的兵工廠,複製出無數的病毒。這就是病毒簡單而強大的繁殖機制。

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可以說從地球上有單細胞生物開始,生物攻防戰就開始了。病毒就是矛,其他生物的防禦機制就是盾。雙方進行著幾十億年的軍備競賽,在這個過程中不斷進化和產生多樣性。比如動物進化出了免疫系統,來消滅入侵的病毒,免疫系統會記住遇到的病毒以便以後見一次打一次,而病毒則進化的總是易容喬裝騙過免疫系統。

我們知道海水中充滿了微生物,這些微生物也是病毒喜歡的宿主,平均每升海水中大約有一百萬種病毒,總數超過一千億。所以當你在海裡游泳時,不小心喝了口海水,相當於你喝進去了幾十億病毒和其他微生物!整個海洋中的病毒的總重量相當於7500萬頭藍鯨……

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不過不必擔心,一般情況下你是不會因此生病的。因為這些病毒進化的只能寄生于海洋中的單細胞生物。由於寄生海洋單細胞生物就能簡單的生存,所以這些病毒大多數沒有厲害到能對付人類。

能感染人類的病毒:

最近有人質疑“為啥祖先吃野味上萬年,都沒有被感染?”其實人類的歷史就是一部被病毒感染的歷史,每個人的基因中都有8%是病毒。這種病毒被稱為“內源性逆轉錄病毒”。我們的祖先一直和病毒保持著動態平衡關係。

我們和病毒的關係不僅是攻防,也有合作。所有哺乳動物都需要一種內源性逆轉錄病毒來合成可以發育胎盤的蛋白。
被科學家敲除這段基因的哺乳動物沒有一個能生下幼崽。數億年前感染了這種病毒的動物利用病毒基因發育了胎盤,帶有這種病毒基因的動物演化成了哺乳動物。

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其他的病毒為什麼沒有滅絕人類?

第一,很多病毒在遇到人之前沒有做好跨種傳染的準備。第二,即使進化成人畜共患,卻不一定致命。第三,即使致命,在古代的交通條件下,感染者往往在傳染更多人之前就死了。

不過病毒是在不斷進化的,有一點可以肯定:只要你堅持吃野生動物,總有一部分病毒會進化的可以寄生人類細胞,生命自己會尋找出口。

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第四、致命並不是好方向,致命病毒的傳播是自限制的。當宿主死亡速度超過傳播速度,隨著宿主的死亡,病毒也就一起涼涼了。

病毒雖然沒有思維,但是龐大的數量會構成進化演算法。它們非常“聰明”,會快速變異以便於更好的傳染。不利於傳染的變異個體很快死掉了,只有那些適於生存和傳染的變異才會走得更遠。

最近官方報告了越來越多的感染新冠病毒無症狀卻核算檢驗陽性的案例。這沒法說是壞消息還是好消息,一方面病毒變得更加隱蔽,就更加利於傳播;另一方面病毒的毒性在下降,以便於更好的和宿主共存。病毒的一個進化方向是至少對一種宿主不致命,從而可以借助其大量傳播。這種感染而不致命的宿主就是穩定宿主。

致命病毒是怎麼來的?

既然病毒進化的方向不是致命,為什麼會有那麼多致命的病毒呢?這就要說起這次的主角之一——蝙蝠

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蝙蝠有著特別強大的免疫系統,有著比人類高得多精度,使其能壓制病毒,同時不會因免疫系統的活躍(發燒)殺死自己。也就是說蝙蝠超強的免疫系統馴服了一些高毒力病毒和自己共存,比如:埃博拉病毒、瑪律堡病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒和SARS等等。上面這幾個名字的危險程度以至於只有在P3-P4等級的實驗室才能研究。(但這種超能力是無法通過吃蝙蝠來獲得的哦!)

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這些高致命性病毒本來會因宿主的死亡,所以只有兩個進化選擇:1一起死2毒力降低

蝙蝠超強的免疫力帶來了另一種選擇:它們不必變得不致命就能在蝙蝠體內存活……

這些病毒,從蝙蝠傳染給中間宿主,比如人類捕獲的野生動物,如“果子狸”,進一步傳染給人。往往一開始被傳染的人類並不會致命,也不會人際傳播,這是因為病毒還沒有適應人體。但是通過人類不斷吃野味,一直吃一直感染,病毒感染人的次數多了,就總會有一些通過變異找到了“出口”,迅速變成人傳人且致命的病毒。

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旱獺是另一種對人類有巨大威脅的天然宿主。高致命性的鼠疫桿菌,本來應該隨著宿主的全部死亡而徹底消失。然而旱獺和其他一些齧齒類動物,卻能夠感染鼠疫桿菌後帶病生存較長時間。這就導致旱獺的棲息地永遠都是對人類構成嚴重威脅的天然疫源地。

“土撥鼠”的免疫力導致這種曾經殺死歐洲1/4人口的疾病永遠不會消失。(注:肺鼠疫病死率超過90%,在使用大劑量抗生素的情況下能夠降低到30%,仍然是SARS病毒的三倍。)

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生化襲擊是否可能?

蝙蝠和人類的關係有點像大航海時代歐洲人和美洲人的關係。

中世紀的歐洲疫病橫行,歐洲人長期和牲畜為伍,感染了大量人畜共患的疾病,例如天花。天花可能是殺人最多的病毒之一,在歐洲估計殺死了數億人 。沒有被天花殺死的歐洲人會帶有天花的抗體(大天花的致死率高達25%—30%)。而美洲大陸卻沒有可以感染人的天花病毒。當航海時代到來時,殖民者登陸美後,也帶去了致命的病毒,包括天花、腮腺炎、麻疹、霍亂、淋病和黃熱病等。粗略估計這些歐洲人習以為常的疾病在一個世紀內殺死了數千萬美洲人,導致美洲土著消失殆盡。同時歐洲人也從美洲喜提梅毒,其後的幾個世紀,梅毒又在歐洲殺死了數百萬人。這是歷史上最像生化襲擊的事件之一。

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這裡插一句,古代的中醫,通過經驗和試錯找到了最早的接種疫苗法。用針在天花病人的痘上摩擦取得少量分泌物然後擦在健康人的傷口上,有一定概率令被接種者獲得抗體。這種人痘接種法的致死率和現在的這個新冠病毒差不多,但是比起天花30%的死亡率已經好的多。

不過這些都是發生在那個交通極為不便利的時代,今天的人類每天都在高效運行的交通網中流動。這也帶來了病毒的充分共用和交換,所以全世界人類身體中的抗體正在趨同。如今再也沒有什麼病毒是挑大陸的了。在非洲爆發伊波拉病毒會立即對全世界造成威脅。

但是在物種之間卻存在著這種可能性!一些野生動物就像當年的歐洲人,一旦和人類社會發生交流就會把對動物不致命卻對人類致命的危險病毒帶入人類社會。這就會形同於一次大規模的生化襲擊。

如果說這是生化襲擊的話,那也是來自大自然的襲擊。是對人類不斷侵入野生動物領地的懲罰。

一直以來都有一種外形酷似外星人或是機器人的病毒在默默守護人類……

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病毒致命卻也能拯救人類

比病毒還要更早威脅人類的病原體——超級細菌

在弗萊明發現抗生素之前,人類平均壽命只有35歲左右。這是因為人在一生中很難保證自己不會受到皮外傷,不會喝到不乾淨的水,不會吸入結核或肺炎病人的飛沫。而這些在沒有抗生素的時代都是致命的。

在美國內戰中,被子彈擊中軀幹的死亡率接近100%,而被擊中四肢死亡率約有83%,截肢後死亡率會下降到40%。於是在每次戰役中軍醫都會拼命的為傷患進行截肢。即便這樣美國內戰仍然造成超過60萬人死亡,這一數字比美國有史以來參加的兩次世界大戰死亡人數的總和還要多。

這是因為當時沒有好辦法能夠避免細菌感染。

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抗生素的發明讓讓人類的死亡率快速下降,平均壽命大幅度延長,我們才有了今天的人口數量。

但是從青黴素被提純量產的第一天起,就發現了細菌會產生抗藥性。在其後的幾十年裡,人類發明了越來越多的抗生素,但是細菌也在產生越來越多的抗藥性。

細菌有一種神奇的能力,它們能夠通過“共軛”來無條件分享帶有抗藥性的基因。一旦一個細菌沒有被殺死而產生了抗藥性,就會迅速將這有抗藥性的基因共用給接觸到的所有同類。

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它們就像此刻正在全球共用資訊和方法共同抗擊病毒的我們一樣,共用著抗擊抗生素的能力!而如今人類發明新抗生素的速度已經追不上細菌耐藥性進化的速度。

根據美國CDC統計:2017年耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(MRSA)感染323700人,引起10600例死亡,耗費醫療衛生保健系統17億美元。超廣譜的β內醯胺酶(ESBL)腸桿菌科感染病例197400 例,9100例死亡。碳青黴烯耐藥的腸桿菌(CRE)感染13100例 ,1100例死亡。這些產生了超級耐藥性的細菌,任何一個都比今天引起我們恐慌的新冠狀病毒要厲害,並且每年都造成數萬人死亡。

對全部抗生素有耐藥的超級菌出現只是個時間問題,一旦超級細菌擴散開,人類將重返那個平均壽命只有30多歲的時代。

在抗生素用盡之後,我們用什麼來保護自己呢?一種很有希望的選擇就是病毒。

咱們又回到了開篇對病毒的介紹:這是一種依靠寄生其他生物細胞而生存的生物。細菌也是病毒最喜歡的宿主之一。那些能夠入侵特定細菌並造成細菌解體死亡的病毒被稱為——噬菌體。 

噬菌體是未來人類戰勝超級細菌的一種非常有用的武器。

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噬菌這種病毒,長的就像一個超小的注射器。

噬菌體的生存方式就是找到它所喜歡的那種細菌,然後就像我們開篇介紹的一樣,在細菌表面著陸,然後向細菌內部注射自己的DNA。這些DNA會改變細菌,令其內部組裝出大量的噬菌體副本。然後細菌解體,成千上萬的噬菌體就會擴散出去尋找別的細菌。

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噬菌體可能是對人類生存最有價值的病毒之一。

說了這麼多,相信大家已經明白:世界是我們的也是野生動物的,更是微生物的,但歸根結底還是微生物的。微生物是地球的主人,它們創造了我們,餵養我們,和我們朝夕相處,其中一些也能夠毀滅我們!

所以哪怕是為了自身的生存,我們也應心存敬畏,共同維護地球的生態平衡。

最後補充其他關於病原體威脅的情況:

1.隨著全球變暖,冰川和凍土冰川的融化,越來越多的古代病原體會進入我們的世界。

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2016年凍土融化曾導致75年前的炭疽從冰凍的馴鹿屍體被釋放出來。

據 7 月 28 日《西伯利亞時報》(The Siberian Times)報導,已有包括4名兒童在內的13名亞瑪律半島的遊牧民入院治療。野生動物受到的影響更大,逾1500頭馴鹿感染。(據《西伯利亞時報》8月2日最新消息,入院人數已達90人,其中有超過54名兒童。目前已有20例確診病例,一名12歲男孩在食用染病馴鹿肉及飲用其血液後感染,並成為首例死亡病例。同時該區域馴鹿死亡數量也已上升至2500頭。——譯者注) 

2.遺失的病毒

2014年7月,一位美國食品藥品監督管理局(FDA)的科學家馬里蘭州國立衛生研究院的一個儲藏區時在一個冷藏室中發現了6瓶被遺忘的天花病毒,藥瓶上標有天花字樣,並與其他10瓶未標注藥瓶一起被放置在一個硬紙盒中,這6瓶經過冷凍乾燥的病毒的日期似乎是上世紀50年代。

史上最致命的病毒之一天花,於1978年被消滅。

隨後世界各國便相繼停止了天花疫苗的注射,如今全世界有數十億人沒有注射過天花疫苗。這種曾導致上億人死亡的病毒的最後毒株正存放在美國亞特蘭大的疾病預防控制中心和俄羅斯新西伯利亞的國家病毒和生物技術研究中心的P4實驗室中。 

我們不知道還有沒有毒株遺失在世界的某個角落…… 


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