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病毒视角:跟我们来攻击人类吧

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摘要|病原体作为相对简单的生命形式,尤其是病毒,简单到自己不能进行任何代谢过程,是如何在漫长的进化中留存下来,并发展出如此强大的杀伤力的?

(三联生活周刊精读:新浪新闻客户端联合三联生活周刊出品)

病毒|为了生存也是蛮拼的

对我们来说,引发疾病的任何病毒和细菌是邪恶的入侵者,如果它们有任何目标,那就是伤害我们。但从它们的视角来看,这些病原体与任何有机体的进化一样,只 是利用环境资源不断地复制扩增、保存自我而已,只不过它们利用的(以及在过程中毁灭掉的)资源恰好是我们的身体。比如,很多病原体面临同样的生态挑战:合 适的栖息地很少,而且距离遥远。想象一下你是一个病毒,在自己的栖息地——人类宿主,你已经感染了一些细胞,成功地复制了不少后代,但宿主的免疫系统已经盯上了你,正在设法抓住你、杀死你,加速发热的环境不再适合居住。你怎么才能让你的后代进入一个更友好的环境(比如一个新的、未经开发的人体)?

身材|体育场与足球花纹

病毒是地球上最小、最古老的微生物——如果一个人可以膨胀到一座体育场那么大,那么一个典型的细菌就有场上一个足球大小,而一个典型的病毒则相当于足球上一块六角形花纹那么大。它们自身缺乏生长或繁殖机制,必须依靠所感染的细胞存活,但它们几乎能以任何生物为宿主,从而能在地球上任何一个地方存活,无论是南极的层层冰川之下,还是撒哈拉沙漠的漫天沙尘之中。如果将海洋中的所有的病毒加起来,相当于7500万头蓝鲸的重量。如果将这些病毒头尾相连的排列起来,它们可以伸到60个银河系之外。当然,真正对人类有害的病毒只有极少数——据称,我们一生大概会遭到500~1000种病毒的侵袭。

传播|没有腿该怎么办?

没有腿、翅膀、鳍或者任何交通手段,你的后代靠自己的力量达到下一个宿主的可能性为零。但是,自然选择已经为病原体提供了大量的逃亡策略,比如通过唾沫传播。狂犬病毒在杀死一只狗、蝙蝠或者其他温血的动物宿主之前,会扰乱它们的中枢神经,使它们陷入狂怒,同时从其神经系统转移到唾液里,以确保宿主只要一开口咬人,病毒就能进入新的宿主体内。

有些病毒通过蚊子传播。比如在寒冷的地区,每年只有在昆虫孵卵的短暂夏季里,间日疟原虫才能季节性地感染蚊子,所以它们不是全年都在消耗能量孕育子孙,而是大部分时间都蛰伏在人类肝脏内,到了夏天才骤然苏醒,积极生儿育女,并通过被感染者的血液进行传播。

进化|这意味着真正的灾难

流感病毒在复制基因的时候经常出错,所以产生了大量的基因变异。有些变异对病毒没有影响,有些会使它失去复制的能力,但也有一些变异会增强它们的生存优势,比如有些变异帮助病毒改变蛋白的形状,更容易抓住宿主的人类的受体细胞,或者帮助病毒应对体温问题——人的体温比鸟类要低很多……当变异累积到一定程度,流感病毒株感染人的能力也不断增强,还进化出新的传播路径。在鸟类身上,病毒的路径是从肝脏—水—肝脏;在人类身上,病毒则从呼吸道到飞沫再到呼吸道。

当两种不同的流感病毒在同一个细胞内相遇,它们会互相交换基因,产生全新的病毒,同时带有两种病毒的基因,科学家将这个过程比喻为病毒版本的“性交”。这种基因交换在流感病毒的进化史上起到了关键作用。四分之一携带流感病毒的鸟类体内有两种或者两种以上的病毒株。这些病毒通过基因交换,得以在不同的鸟类物种之间移动。偶尔,一个禽流感病毒还可能勾搭上人型流感病毒,这意味着真正灾难的发生——新的病毒株能轻易地在人与人之间传播,而且人类的防御系统对新病毒毫无经验,更无法遏制它的扩散。2009年,人类痛苦地意识到,原来禽流感还可以感染猪,猪流感又从猪跳到了人身上,当年爆发的猪流感(pH1N1),从墨西哥开始,短短数月内扩散到全球208个国家,累计导致1.8万人死亡。

惨败|天花被人类彻底消灭

在与人类的战争中,唯一遭遇真正惨败的是天花病毒。天花曾经是地球上最危险的疾病之一。在18世纪末,天花每年都会夺走大约40万欧洲人的生命。仅在20世纪,全世界范围内就有约计3亿人死于天花。这种病毒会让患者身上出现可怕的症状——天花疱疹,疱疹表面覆盖着一层坚硬的外壳,里面充满不透明液体。这些疱疹会在幸存者皮肤上留下标志性的皮损和结痂,让人面目全非。

从1965年开始,世界卫生组织展开了在世界范围内根除天花的计划,并于1979年宣布天花作为一种疾病被剿灭。天花之所以被人类彻底打败,一是因为人类制造出了高效的疫苗;二是它在人类中传播太久,已经失去了感染其他物种的能力。它唯一的宿主就是人类。只要免疫地球上所有的人,天花就无处存活。

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