病毒星球-讀書筆記
對於病毒這個話題,想必大家都已經很熟悉,因為我們現在面臨着新冠病毒的侵害。病毒究竟是從哪裡來的?我們對它的認識可以說是非常的少。有關病毒的記載,距今已經有上千年的歷史了,但其實我們人類對於病毒的了解,大概也只有一百多年。
1920年時,美國有一位化學家叫作斯坦利,當時他還是在校大學生,但是他掌握了一項技術,第一次通過肉眼觀察到了病毒。只是他觀察到的病毒畢竟不是一個特別精確顯微的結構。
後來,時間又來到了1939年,這時候新一代顯微鏡已經發明了。在德國,有一個團隊在顯微鏡底下發現很多細小、微型的杆狀結構。這個杆狀結構的大小大概只有300納米,這是人類第一次通過顯微鏡看到病毒。
這本書提到,早在人類出現之前,病毒就占領了這顆星球,歷經高溫、酷寒或乾旱等極端條件,到現在病毒仍然無處不在,抗生素或感冒糖漿等最近用來對付它們的小玩意,更是無法傷及病毒毫髮。
病毒在我們的DNA里留下了豐富的信息,人類DNA片段中8%來自病毒,說它們是我們親緣有點遠的祖先也不為過。但是要小心,這些休眠在人類DNA中的片段在特定條件下可以復甦,重新組織成活躍的病毒。
病毒並不總是面目可憎,人類吸入的氧氣里,有1/10是病毒惠予的。被視為宮頸癌罪魁禍首的HPV,其實男女通吃且分布廣泛,但絕大多數情況下它們都與人類和平共處。病毒在不同宿主間穿梭,有一定幾率攜帶上一部分宿主的基因片段,然後插入到下一位宿主的基因里,在你感嘆人類或其他物種多樣性的時候,別忘了其中也有病毒的一份功勞。
不可否認,病毒也是自然創造的冷血殺手。甲流、埃博拉、SARS,這些病毒讓人類措手不及,它們本來只攻擊蝙蝠、老鼠或鳥類等,怎料自然演化無意之間將人類寫進了病毒的黑名單。儘管疫苗不斷更新,但演化的力量讓病毒一次次地突破我們的防線。這本書會讓你重新理解病毒與人類的關係,認識人類在萬物中的位置。
認識病毒
首先,我們來了解一下病毒到底是什麼樣的?它跟我們常說的細菌有什麼區別呢?我們知道,它們都屬於微生物,但它們有幾處是明顯不同的。
病毒和細菌的區別
首先是大小不同。細菌的體積單位是微米,而病毒是納米。假如我們把一粒鹽放在桌子上,這一粒鹽的表面可以排下100個細菌,但是可以排下1000個病毒。
其次,細菌是一個生命體,它能夠自我繁殖,它沒有細胞結構,所以不能離開生物體單獨繁殖。病毒必須注入宿主細胞,把它變成幫自己複製的「代工廠」。一粒小小的病毒進入一個細胞,一天之內,就有可能產出上千個病毒。而我們人類是由細胞構成的,病毒可以寄居在人的細胞上;細菌也是由細胞構成的,病毒也可以在細菌的體內繁衍。所以,病毒到底是不是生命,現在科學家還一直在爭論着。有的人甚至把它命名為「生命的邊緣」。
病毒無處不在
以前人們覺得,在海洋中沒有病毒,但是在1986年時,紐約州立大學的一個教授,叫普羅克特,他特別研究了海洋中的病毒。讓他驚訝的是一升海水含有1000億個病毒顆粒。
它的數量基本上是一個天文數字,就是海洋當中病毒的總量如果加在一起,是海洋所有生物總量的15倍。如果把海洋中的病毒挨個排列起來,可以延長到4200萬光年之外。所以,這個星球真的可以被當之無愧地稱為「病毒星球」。
常見的病毒有哪些
我們簡單的了解了病毒以後,我們接下來了解一下我們常見的病毒有哪些?書中提到了十種病毒,我們着重了解一下其中的6種。
鼻病毒
鼻病毒是人類歷史上最古老的病毒之一。大約在3500年前,一位埃及學者寫下了迄今所知最古老的醫學論述。在《埃伯斯紙草卷》(Ebers Papyrus)中,他記錄了很多疾病,其中有一種叫resh。名字聽起來很奇怪,但只要一看症狀描述——咳嗽,鼻腔分泌黏液——就知道它說的是我們大家都很熟悉的普通感冒。
感冒其實是一種病毒引起,這個病毒叫鼻病毒。為什麼人感冒了會出現這麼難受的症狀?其實,病毒感染人體後,人之所以會產生症狀,主要是因為我們的免疫細胞在和病毒進行抗爭。在抗爭的過程中,你就會出現喉嚨痛,然後發燒。
而感冒以後會流鼻涕,鼻病毒就利用鼻涕來進行自我擴散。當我們擤鼻涕的時候,它還會跑到我們的手機上,通過手再蹭到門把手和手碰到過的地方,然後傳染給其他人。而且它是通過飛沫傳播的,所以會刺激身體分泌很多黏液,然後通過打噴嚏、咳嗽,把含有病毒的飛沫噴出去感染更多的人,達到複製更多的目的。
雖然鼻病毒存在的歷史已經很長時間了,但是我們可以說,目前它還是一種不治之症,因為沒有任何有效的治療手段。有的醫生,可能會開止咳糖漿,但止咳糖漿並不會殺滅病毒,反而還會帶來一些副作用,比如痙攣。美國食品藥品監督管理局,就明確規定兩歲以下的幼兒不能輕易使用止咳糖漿。
另外,有的醫生可能還會給病人開抗生素。但作者說,這實際上毫無意義,抗生素只對細菌感染有用,對病毒起不了作用。對於感冒,目前唯一證實有效的,是用鋅。如果你能在感冒的早期服用鋅,可以讓感冒的病程縮短几天。
不過,總的來講,鼻病毒是一種相對比較溫和的病毒。其實,偶爾感染鼻病毒患上感冒,它可以一定程度上訓練我們的免疫力。所以,與其說鼻病毒是人類的敵人,不如說在某種程度上,它也是我們的朋友。
流感病毒
很多人都會將它和感冒混淆。其實,流感和感冒是兩個完全不同的疾病。從病原體上,它們就是不一樣的。普通感冒是由於鼻病毒的感染,而流感則是由流感病毒引起的。
流感病毒主要來源於鳥類,它存在於鳥的消化道。人類是通過接觸鳥的糞便感染上流感病毒的。那禽流感病毒之所以會感染人的呼吸道,是因為鳥類的消化道和人體的呼吸道某種表面的蛋白比較類似。
比如,1918年一次嚴重的流感爆發,導致5億人患病,這可是當時1/3的世界人口,其中5000萬人喪命。即使在沒有大規模流行的年份,流感也讓人們損失慘重。世界衛生組織(WHO)估計,每年流感會影響到全球5%~10%的成人及20%~30%的孩子。每年,約有25萬~50萬人被流感奪去性命。
現在,科學家早已經知道流感並不是天賜的,而是一種極小的病毒所為。為什麼流感病毒一旦感染會引起這麼嚴重的反應?病毒對人體健康的影響主要有兩種方式:
第一種方式,是一旦病毒入侵到細胞,它會在細胞里大量生長,這個病毒就會越來越多,直到把細胞撐破,這是病毒單純對細胞的損害。
第二種方式,是病毒會引起我們自身的免疫反應。人體的免疫細胞發現了身體有外來生物入侵,它會進行圍剿。比如,紅腫熱痛,是人類正常的一個免疫反應。如果這種免疫反應發生在皮膚上,對我們身體是有利的,如果發生在我們的肺里,那對人來說就是致命的,因為大量的分泌液會占據我們的肺泡,會讓了我們的肺泡喪失換氣功能,那就會產生肺炎,然後導致衰竭而死。
禽流感病毒是怎麼變得適合人體的,這又牽扯到另外一個概念,叫基因重配。基因重配就是一個人的細胞里可能同時存在幾種病毒,那麼在細胞分裂時,這些病毒有可能會隨着細胞的分裂進行基因的組合。那麼,經過幾次重配之後,它很可能會變成一種既適合在鳥類身上生存,也適合在人類身上生存的病毒。
比如,2009年,大家都知道發生過甲型H1N1禽流感。這種禽流感同時具備三種不同的禽流感基因和一種豬流感基因,所以它是經過幾次跳躍,融合了四種基因後感染人體的病毒。它在短時間內就大概感染了全球10%~20%的人口,造成了25萬人死亡。
針對流感,我們有幾種方式可以預防:第一,注射流感疫苗。只不過這種疫苗只是覆蓋一種或者幾種亞型,而如果病毒表面的形狀發生改變,可能它就不管用了。此外,就是我們一定要注意,切斷它的傳播途徑,所以國家經常提倡我們要勤洗手、戴口罩。這些都是預防流感病毒的措施。
人乳頭瘤病毒(HPV)
不知道大家對HPV有多少了解。HPV其實是一種很可怕的病毒,它可以引起癌症,但是很多人對HPV不是很重視。人對HPV的了解,其實是始源於一個傳說:有一種兔子頭上會長鹿角。
1930年,美國洛克菲勒大學一位叫理查德·肖普的醫生聽到了這個故事。於是,他就讓朋友抓了兩隻這種兔子,然後發現兔子頭上長的並不是鹿角,而是一種腫塊。他就把兔子帶回到實驗室,把腫塊切下來做成了切片泡在液體裡,做成了一些提取液。然後他又把這個液體滴在了健康兔子的頭皮上。 過了一段時間,健康兔子的頭皮上也長出了很奇怪的腫物,後來,他把這個實驗結果告訴了另一位醫生。這位醫生把提取液注射在了活體兔子的體內,發現所有注射了該液體的兔子,沒過多久全部都死亡了。然後,他把兔子進行解剖,發現死亡的原因是兔子患上了癌症。所以,他就得出了一個結論:有一種病毒有可能會導致癌症。
1980年,印度尼西亞一位名叫德德(Dede)的十幾歲男孩身上開始長疣,不久就長了滿手滿腳。他沒法在一般的地方正常工作,只好加入了「怪人秀」供人參觀,久而久之獲得了「樹人」的稱號,出現在各種新聞報道里,2007年醫生從他身上切下將近12斤的疣。然而,新的疣又長了出來,德德不得不持續不斷地接受手術治療。 原來,德德身上這些莫名其妙的增生,以及其他人和哺乳動物身上的增生,全都是同一種病毒導致的,而這種病毒也正是導致兔子頭上長角的元兇。它的名字叫乳頭瘤病毒,英文名papillomavirus則更加形象地描述了病毒的效果——被感染的細胞上會長出芽。
其實,感染HPV的人數還是很多的。美國曾經做過一個調查,研究人員調查了103個健康的人,發現其中有71個人都感染不同亞型的人HPV,感染率達69%。
HPV是一個非常聰明的病毒,它和流感病毒、鼻病毒不一樣。它的目的並不是殺死宿主的細胞,而是更多地進行自我複製。HPV為了讓自己的基因能夠更多地繁衍,它就給感染的宿主細胞賦予了一項能力,就是永葆青春。所以,感染了HPV的細胞就不會死亡了,它會一直反覆不停地生長下去。
大家都知道,其實癌症就是一組不受人體調控的細胞。如果從細胞的生物學行為上來講,癌細胞是一個生命力更加旺盛的細胞,因為它會反覆不停地生長,完全脫離生理調控。那感染了HPV的細胞,就獲得了這樣的能力,隨着它的生長,慢慢就形成癌症。所以,宮頸癌現在已經是影響女性健康的第三大殺手,僅次於乳腺癌和肺癌。
不過,大家不要害怕,我們現在已經有方法可以幫助大家預防癌症,除了戒煙和避免致癌的化學物質,接種疫苗也可以有效預防癌症。宮頸癌疫苗,有四價、六價和九價的。其中「價」代表覆蓋的類型。如果是四價疫苗,代表可以覆蓋四種亞型的HPV,六價可以覆蓋六種亞型,九價可以覆蓋九種亞型。
那什麼時候注射HPV疫苗好呢?在有性生活之前注射是最好的,而且我們提倡男女共同注射。HPV既可以感染女性,也可以感染男性,只不過有的時候,男性可能不表現出疾病。但是為了防止這種病毒在人之間傳播,建議男性、女性共同接種。
埃博拉病毒
它是人類歷史上最可怕的一個病毒,埃博拉病毒被科學家命名為四級病毒。埃博拉病毒最早發現是在1976年,當時在扎伊爾有一個人突然出現了症狀,表現為高燒、嘔吐,口鼻甚至雙眼都會出血。當時有一個醫生特別勇敢,他提取了這個病人的一些體液保存在暖水瓶里,然後送到比利時交給一位叫皮奧的醫生。皮奧醫生把病人的體液放在顯微鏡上觀察,發現了一種蛇形病毒。
這次病毒由於發生在非洲,所以就以當地的一個河流「埃博拉」命名,被稱為埃博拉病毒。埃博拉病毒和其他病毒不一樣的是,比如像流感病毒,或者其他病毒不會完全消失,人只是把它控制住,但它實際上還會有一些散在病例,而埃博拉病毒總是突然地出現,突然地消失。在兩次爆發之前,沒有任何跡象。
後來,經過科學家的研究,他們就發現埃博拉病毒有可能是寄存在蝙蝠身上,一旦蝙蝠和人類接觸之後,埃博拉病毒可能就會再次出現。雖然埃博拉病毒的殺傷力非常強,它的死亡率大概在70%~90%,埃博拉病毒的殺傷力太強了,所以很多感染的人,基本上幾天之內就死亡了,甚至都沒有機會離開村子。所以,埃博拉病毒往往局限在非洲的一些小村莊或者部落。
但是,隨着交通的發達,現在已經有很多航班和旅行的人造訪非洲。所以,埃博拉病毒已經從村與村之間的爆發,變成了國家和國家之間的爆發,比如2013年,這次埃博拉病毒的爆發就影響了非洲好幾個國家。
噬菌體
在第一次世界大戰期間,美國和英國的軍隊中流行痢疾。得了痢疾以後,病人主要會出現嚴重的腹瀉,往往會產生脫水,甚至引起死亡。
當時有一位醫生,他就在研究這個痢疾桿菌。他從患病者的糞便中提取一些分泌物放在培養皿上,然後就形成了痢疾桿菌的菌落。在這個過程中,他發現了一種病毒圍剿細菌的壯觀場面,就是有大量的微小病毒攻擊痢疾桿菌。這個光斑就是痢疾桿菌死亡以後的屍體,所以他給這種能夠殺滅細菌的病毒起了一個名字,叫噬菌體。
他發現噬菌體以後,突然產生了一個大膽的想法:能不能用噬菌體來治療痢疾呢?於是,他做了一個實驗,他把噬菌體先注射到了自己體內,過了幾天發現自己沒有什麼事,然後又把噬菌體注射給患有痢疾桿菌的士兵,發現很多病人都好了。後來,他就發表了一篇論文,說噬菌體是可以幫助治療痢疾的。
到了1940年,人們才首次通過電子顯微鏡觀察到噬菌體。噬菌體是這個世界上數量最多的病毒,它占了整個病毒世界的一半以上。其實,噬菌體殺滅細菌最大的戰場在自然界,特別是在海洋里。
根據科學家的研究,每1秒鐘,噬菌體就會對細菌產生10萬億次的攻擊。海洋中,每天大概有15%~40%的細菌被噬菌體殺滅。有人說,既然噬菌體有這麼強大的殺滅細菌的能力,為什麼我們不用噬菌體治療感染性疾病呢?這有兩點的原因。
第一點是很多科學家對噬菌體心存顧慮,因為噬菌體畢竟是一種活的病毒,他們擔心注射到體內之後會產生不良影響;第二點是發現噬菌體沒多久,抗生素就被發明了。抗生素和噬菌體不一樣,它並不是病毒,而是細菌分泌的蛋白,具備非常強的殺滅細菌的能力。但是,隨着現在抗生素的使用,醫生也發現越來越多相關問題,所以未來,噬菌體可能會成為抗生素很好的替代。
內源性逆轉錄病毒
病毒對人的第二個有益影響是它增加了這個世界生物的多樣性。有一種病毒叫內源性逆轉錄病毒。有科學家發現,哺乳動物體內就整合了一種內源性逆轉錄病毒的一些基因。在哺乳動物體內,科學家發現了一種物質,這個物質叫合胞素。它是幫助哺乳動物產生胎盤的。
當然,書中還提到了天花這種病毒,現在我們已經攻克了天花這種病毒,這裡就不細說了;還有西尼羅河病毒,它是由蚊子進行傳播的;還有非典病毒;HIV病毒等等。感興趣的朋友可以看一下書。