辭舊迎新，甲子之年。2020年，中國(guó)人民將感受到前所未有的春節(jié)氣氛。新型冠狀病毒的肆意傳播不僅阻礙了回家的路，也帶來(lái)了前所未有的恐慌。事實(shí)上，在人類與自然平衡的過程中，病毒總是在一定時(shí)期后前來(lái)挑戰(zhàn)，而且這種情況還會(huì)持續(xù)下去！本文將以科普的態(tài)度介紹我們地球上病毒的概況，希望這次疫情有助于我們進(jìn)一步了解病毒的發(fā)現(xiàn)和生存邏輯。
一個(gè)故事揭示隱匿的病毒世界
在墨西哥奇瓦瓦東南80公里的沙漠中，有一座名叫內(nèi)卡山(Neka Mountains)的荒山。2000年，幾名礦工在山里復(fù)雜的地下洞穴里工作。當(dāng)他們挖到300米深時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)9米寬、30米長(zhǎng)的洞穴，里面有光滑透明的石膏晶體。這些晶體的長(zhǎng)度都超過10米，最重的一個(gè)超過50噸，體積巨大！
圖1:奈卡山脈的石膏晶體
(圖片來(lái)自)
洞穴被發(fā)現(xiàn)后，許多地質(zhì)學(xué)家來(lái)到這里進(jìn)行勘探，確定水晶開始于2600萬(wàn)年前；2009年，加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家柯蒂斯薩特爾(Curtis Sarteur)來(lái)到水晶洞，舀了一些水帶回實(shí)驗(yàn)室。需要說(shuō)明的是，這位科學(xué)家的研究領(lǐng)域不是地質(zhì)學(xué)，而是病毒?？碌偎?，通過對(duì)水的分析，我們發(fā)現(xiàn)每一滴水中都有2億個(gè)病毒。世界于是向科學(xué)家敞開了大門。誰(shuí)能想到沙漠中會(huì)有如此龐大的生物群體！
病毒名稱的來(lái)源
“病毒”這個(gè)詞很矛盾。它起源于羅馬帝國(guó)。在當(dāng)時(shí)，它的意思是蛇毒或人類精液。這個(gè)詞有“毀滅”和“創(chuàng)造”的意思。幾個(gè)世紀(jì)后，“病毒”這個(gè)詞逐漸有了不同的含義，既可以指?jìng)魅拘晕镔|(zhì)，也可以指空氣傳播的物質(zhì)。
直到19世紀(jì)，“病毒”才更接近我們現(xiàn)在使用的含義，而這源于一場(chǎng)農(nóng)業(yè)大災(zāi)難，即荷蘭煙草農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)作物突然“病重”，葉子一片一片枯死，最終農(nóng)場(chǎng)谷物顆粒無(wú)收。農(nóng)業(yè)科學(xué)家阿道夫邁耶推測(cè)煙草受到了感染.但基于當(dāng)時(shí)的知識(shí)，阿道夫邁耶的研究方向是真菌；而且通過一系列的實(shí)驗(yàn)，也沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。幾年后，荷蘭科學(xué)家Martinus Bayerlink將受感染的植物磨碎，用精細(xì)過濾器過濾汁液，并將濾液重新注入健康的植物中。結(jié)果煙草被感染了！通過隨后的一系列實(shí)驗(yàn)，1898年，貝葉林克將它們稱為“傳染性生命液”，生命液中的“神奇”物質(zhì)被貝葉林克稱為“病毒”。
在20世紀(jì)50年代，盡管病毒學(xué)家已經(jīng)掌握了關(guān)于病毒的基本信息，但許多棘手的問題仍然不清楚，例如為什么乳頭瘤病毒可以使兔子長(zhǎng)出角。為什么它們到達(dá)人體后能在全球每年引發(fā)數(shù)十萬(wàn)例宮頸癌？為什么有的病毒對(duì)人是致命的，有的卻相對(duì)無(wú)害？病毒是如何征服宿主的防御系統(tǒng)的？它們?cè)趺纯赡鼙鹊厍蛏系钠渌锓N進(jìn)化得更快？艾滋病病毒從猩猩傳播到了人類，它成為了人類歷史上最兇殘的殺手之一。
病毒很復(fù)雜，但有時(shí)很簡(jiǎn)潔。我們可以再舉一個(gè)更日常但有些無(wú)奈的例子，流感病毒！
流感病毒~永不停歇
流感，infection，源于意大利語(yǔ)，影響“傳染”的意思，可以追溯到中世紀(jì)。1918年，一場(chǎng)嚴(yán)重的流感爆發(fā)使5億人患病，占當(dāng)時(shí)世界人口的1/3，5000萬(wàn)人死亡。即使在沒有疫情的年份，流感也會(huì)給人們?cè)斐芍卮髶p失。世界衛(wèi)生組織(世衛(wèi)組織)估計(jì)，流感每年影響全球5%~10%的成人和20%~30%的兒童。每年，大約有2500萬(wàn)到5000萬(wàn)人死于流感。
圖2:1918年流感的情況
(資料來(lái)源：《大流感：最致命瘟疫的史詩(shī)》)
如今，科學(xué)家早就知道流感不是自然災(zāi)害，而是一種微小的病毒。和引起普通感冒的鼻病毒一樣，流感病毒的基因信息非常簡(jiǎn)單，只有13個(gè)基因。信息如此之少，流感病毒就能顯示其威力。流感病毒會(huì)隨著患者的咳嗽、打噴嚏和噴鼻而傳播。不小心吸入了含有病毒的飛沫，或者摸了帶病毒的門把手后又摸了嘴的人，都有可能成為下一個(gè)受害者。
流感造成了許多相互矛盾的影響，這仍然困擾著病毒學(xué)家。季節(jié)性流感對(duì)那些免疫系統(tǒng)脆弱的人來(lái)說(shuō)是最危險(xiǎn)的，尤其是兒童和老人，因?yàn)樗麄兊拿庖呦到y(tǒng)很弱。然而，在1918年的疫情，免疫系統(tǒng)最穩(wěn)定的年輕人是最脆弱的。一種理論認(rèn)為，流感會(huì)刺激免疫系統(tǒng)反應(yīng)過度，破壞宿主。但另一種理論認(rèn)為，1918年的流感病毒與1889年大流感期間的病毒相似。當(dāng)1918年大流感爆發(fā)時(shí)，老一輩人攜帶著1889年獲得的抗體，這些抗體保護(hù)了他們。
盡管流感病毒的致命性仍然難以捉摸，但它源于鳥類的證據(jù)仍然充分。所有感染人類的流感病毒都可以在鳥類中找到。同時(shí)，鳥類也攜帶更多不會(huì)感染人類的流感病毒。有時(shí)候，一些禽流感病毒會(huì)逃逸到世界上，在養(yǎng)雞場(chǎng)工作或在市場(chǎng)屠宰家禽的人可能是第一批受害者。
2009年，甲型H1N1流感病毒仍在全球肆虐。像之前的疫情一樣，它感染了全球10%~20%的人口。美國(guó)匆忙開始研制甲型H1N1流感疫苗，但疫苗直到同年秋季才準(zhǔn)備好，針對(duì)該病毒的免疫效果一般。最終，疫情終于奪去了25萬(wàn)人的生命，才被隱藏起來(lái)。而在未來(lái)的某一天，或許經(jīng)過進(jìn)一步改造后，它會(huì)和人類一起戰(zhàn)斗。
附表1:流感病毒治療藥物(化學(xué)藥物)
人乳頭瘤病毒病毒~角兔
20世紀(jì)30年代，美國(guó)洛克菲勒大學(xué)的科學(xué)家理查德舍普(Richard Schoop)在一次狩獵旅行中聽說(shuō)了鹿角兔，并請(qǐng)朋友幫他抓了一只來(lái)分析鹿角是由什么組成的。此前，Schoop的同事曾用雞做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示病毒可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤。因此，Schoop懷疑兔子身上的角是不是某種病毒引起的腫瘤，并通過實(shí)驗(yàn)得到了證實(shí)。接下來(lái)，Schoop的朋友Rouse將病毒注入兔子體內(nèi)。這個(gè)手術(shù)沒有讓兔子長(zhǎng)出角，卻引發(fā)了更可怕的癌癥，注射的兔子全部死亡。勞斯因發(fā)現(xiàn)病毒和癌癥之間的聯(lián)系而獲得1966年諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
20世紀(jì)70年代，德國(guó)科學(xué)家哈拉爾德祖豪森(harald Zulhausen)推測(cè)，乳頭瘤病毒對(duì)人的危害可能遠(yuǎn)不止皮膚上的丘疹。他懷疑女性宮頸癌可能與這種病毒有關(guān)。以前的研究表明，宮頸癌的傳播方式與性傳播疾病相似。比如一個(gè)尼姑得宮頸癌的概率比其他女性低很多?；诖耍恍┛茖W(xué)家懷疑某種性傳播病毒會(huì)導(dǎo)致宮頸癌。乳頭瘤病毒有致癌的“犯罪記錄”，所以豪森把目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)了乳頭瘤病毒。1983年，他在樣本中發(fā)現(xiàn)了更多的乳頭瘤病毒株，并因此分享了2008年諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
圖3:德國(guó)科學(xué)家/豪森分享2008年諾貝爾獎(jiǎng)。
(圖片來(lái)源：)
無(wú)數(shù)女性死于宮頸癌，宮頸癌是女性死亡的第三大原因，僅次于乳腺癌和肺癌。所有宮頸癌都始于人乳頭瘤病毒感染，即病毒將自身的DNA注入宿主細(xì)胞。人乳頭瘤病毒尤其擅長(zhǎng)感染上皮細(xì)胞，這些細(xì)胞構(gòu)成了我們皮膚和粘膜的大部分。病毒基因最終將進(jìn)入宿主細(xì)胞的細(xì)胞核，在那里含有細(xì)胞自身的DNA。細(xì)胞會(huì)一起讀出人乳頭瘤病毒基因，病毒卵會(huì)變質(zhì)。這些蛋白質(zhì)開始改變細(xì)胞。
2006年，世界上第一個(gè)HPV疫苗被批準(zhǔn)在美國(guó)和歐洲上市。這些疫苗都含有人乳頭瘤病毒外殼蛋白。被注入人體后，我們的免疫系統(tǒng)將開始學(xué)習(xí)識(shí)別人乳頭瘤病毒。在未來(lái)，如果有人感染了人乳頭瘤病毒病毒，他們的免疫系統(tǒng)可以立即組織抵抗并迅速清除病毒。
疫苗的應(yīng)用在美國(guó)引起了爭(zhēng)議。制造商建議兒童在11-13歲時(shí)接種疫苗。一些父母擔(dān)心這一舉措會(huì)鼓勵(lì)他們的孩子進(jìn)行婚前性行為。2013年，只有35%的男孩和57%的女孩在13歲前接種了人乳頭瘤病毒疫苗。科學(xué)家通過長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，接種過疫苗的兒童對(duì)導(dǎo)致70%宮頸癌的兩種病毒具有完全免疫力。當(dāng)然，即使所有孩子都接種了疫苗，宮頸癌也不一定會(huì)消失；同時(shí)，我們應(yīng)該小心人乳頭瘤病毒病毒的進(jìn)化能力。
表2:市場(chǎng)上人乳頭瘤病毒疫苗的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
1.書籍《病毒星球》
2.藥物情報(bào)數(shù)據(jù)
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