人類與病毒的較量

2019年年末，“新型冠狀病毒”這個(gè)陌生的字眼猝不及防地進(jìn)入大眾的視野，由此引發(fā)的新冠肺炎疫情逐漸在全球多地呈爆發(fā)式增長。

自新冠肺炎疫情爆發(fā)至今，全球科學(xué)家全力繪制新型冠狀病毒的拼圖，測定病毒全基因組序列，提取病毒毒株，在最短時(shí)間內(nèi)破譯了新冠病毒的解鎖密碼。新冠肺炎的“解藥”也逐漸浮現(xiàn)，疫苗進(jìn)入動(dòng)物試驗(yàn)階段。從實(shí)驗(yàn)室到病床前，曙光初現(xiàn)。

其實(shí)這不是人類第一次與傳染病進(jìn)行的艱苦卓絕的抗?fàn)?。自從有人類以來，我們就受到各種傳染病的困擾，可以說人類發(fā)展史也是人類與傳染病作斗爭的歷史。歷史上曾輝煌一時(shí)的古羅馬文明、瑪雅文明、印加文明和海上的波利尼西亞文明等的消亡都?xì)в谖烈呋蚺c瘟疫的發(fā)生有直接的關(guān)系。

為什么病毒會(huì)反復(fù)造成人類傳染病大流行呢？

感 ?染

鼠疫、天花、瘧疾、霍亂、傷寒、肺結(jié)核等古老的傳染病，曾經(jīng)殺死過數(shù)以億計(jì)的人類。流行性感冒、艾滋病、埃博拉、SARS、新冠肺炎等近百年相繼出現(xiàn)的傳染病，也給人類帶來巨大災(zāi)難。在未弄清病原微生物之前，人類只能將這些傳染病統(tǒng)稱為“瘟疫”。目前已知約有1400種可感染人類的病原體，包括病毒、細(xì)菌、寄生蟲等，其中500種具有在人與人之間傳播的能力，約有不到150種具有引起流行病的潛力。

抗生素的發(fā)明和廣泛應(yīng)用，使得細(xì)菌引發(fā)的傳染病大多得到了較好的控制，很難再發(fā)生全球性的大流行。相對而言，病毒性傳染病對人類的威脅更大，特別是不斷出現(xiàn)的未知病毒引發(fā)的新發(fā)傳染病。進(jìn)入21世紀(jì)以來，SARS、高致病性禽流感、埃博拉、中東呼吸綜合征（又叫MERS）、新冠肺炎等病毒性傳染病輪番上演，給國際公共衛(wèi)生與全人類健康帶來巨大挑戰(zhàn)。2002年，在中國廣東省首先爆發(fā)的SARS疫情是由SARS冠狀病毒引發(fā)的，曾造成全球29個(gè)國家8000多人感染，774人死亡。2012年，在沙特等地爆發(fā)的由冠狀病毒引發(fā)的中東呼吸綜合征，雖然只感染了2496人，但卻造成了858人死亡，其死亡率高達(dá)34%。2014年至2016年，由埃博拉病毒引發(fā)的埃博拉出血熱在西非等地爆發(fā)，造成2.8萬人感染，1.1萬人死亡，死亡率高達(dá)40%。

2019年11月開始，冠狀病毒再次卷土重來，由于采取果斷防控措施，中國的防治工作取得了重大成果，但在全球則呈蔓延之勢，疫情防控形勢令人擔(dān)憂。

寄 ?生

對此，我們不禁要問，為何全球病毒性傳染病不斷爆發(fā)？其實(shí)這與病毒的特點(diǎn)有關(guān)。

我們生活的星球到處充滿著病毒，它們存在于土壤、空氣、海洋里，寄生在我們?nèi)祟惡推渌麆?dòng)物、植物或微生物體內(nèi)。也可以說，我們其實(shí)是生活在一個(gè)由病毒主宰的星球里。但是，病毒從何而來？何時(shí)起源？仍然是個(gè)謎。

有關(guān)病毒的起源，目前科學(xué)界有3種主要的假說：一種是“漸進(jìn)假說”，也被稱為“逃逸假說”。據(jù)科學(xué)家推測，病毒可能是由真核細(xì)胞基因組中某些可移動(dòng)的轉(zhuǎn)座子攜帶遺傳物質(zhì)逃逸出來，并與一些蛋白質(zhì)組成了病毒顆粒。第二種是“退化假說”。有人推測遠(yuǎn)古細(xì)胞逐漸丟失了關(guān)鍵的細(xì)胞器，只保留遺傳物質(zhì)及必要的保護(hù)裝備，演變成如今的“寄生”病毒。第三種是“病毒優(yōu)先假說”。這種假說認(rèn)為病毒并非從細(xì)菌或細(xì)胞中逃逸，也不是由細(xì)菌或細(xì)胞退化而成的，而是先有病毒，再由病毒演化出細(xì)菌和細(xì)胞生物。

目前看，這些假說既有一定科學(xué)證據(jù)的支持，也存在一些漏洞難以自圓其說。要想真正弄清楚病毒的起源，可能還需要更多、更深入的科學(xué)研究。不過，不管病毒是何時(shí)起源的，它們必須依靠宿主才能增殖是確定的。

病毒是介于生物和非生物之間的生命體，它們與細(xì)菌等生物既有相似之處，也有明顯的不同。病毒很小，小到只有20～300納米，相當(dāng)于細(xì)胞核或染色體的尺寸，人們通過普通的光學(xué)顯微鏡都無法看到它們，只有借助分辨率達(dá)數(shù)十萬倍的電子顯微鏡才能一睹它們的真容。在電子顯微鏡下，不同病毒呈現(xiàn)不同的性狀，大多數(shù)病毒呈球形或近似球形，少數(shù)病毒呈桿狀、絲狀、磚狀或子彈狀。如冠狀病毒呈球形，包膜表面布滿由刺突蛋白構(gòu)成的刺突，而埃博拉病毒呈絲帶狀。病毒的結(jié)構(gòu)非常簡單，它們沒有細(xì)胞膜或細(xì)胞壁，只有由衣殼蛋白構(gòu)成的衣殼包裹著遺傳物質(zhì)，一些復(fù)雜的病毒外面還有一層由脂質(zhì)和糖蛋白構(gòu)成的包膜。

病毒和細(xì)菌與高等生物一樣，都攜帶遺傳物質(zhì)。但是除了有些病毒攜帶DNA之外，很多病毒則以獨(dú)特的RNA作為遺傳物質(zhì)，新型冠狀病毒即屬于RNA病毒，而引發(fā)艾滋病的人類免疫缺陷病毒（HIV）則屬于比較特殊的RNA病毒——逆轉(zhuǎn)錄病毒。病毒并沒有核糖體、高爾基體或線粒體等細(xì)胞器，它們不能自己合成蛋白質(zhì)和能量基本物質(zhì)——腺嘌呤核苷三磷酸（ATP），因此病毒無法獨(dú)立生活，必須感染并寄生在活的細(xì)菌、細(xì)胞、動(dòng)植物和人體等生物體內(nèi)。

入 ?侵

大多數(shù)細(xì)菌感染人體后，主要在細(xì)胞外的體液或組織中增殖繁衍，只有結(jié)核分枝桿菌、麻風(fēng)分枝桿菌、布魯氏菌等少數(shù)病原菌屬于細(xì)胞內(nèi)感染。但病毒不同，所有病毒感染人體后都必須進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)，借助宿主細(xì)胞的蛋白合成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)病毒的大量增殖。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，有60%以上的人類傳染病屬于人畜共患病，如HIV病毒是由靈長類動(dòng)物傳染給人類，登革熱病毒主要是蚊子傳染給人類，SARS冠狀病毒的動(dòng)物宿主包括蝙蝠和果子貍，中東呼吸綜合征冠狀病毒的動(dòng)物宿主包括蝙蝠和駱駝，而2019年新型冠狀病毒的自然宿主也可能是蝙蝠，中間宿主則還沒有定論。也有一些病毒的唯一宿主只有人類，比如天花病毒等。大多數(shù)情況下，寄生在動(dòng)物身上的病毒只能感染動(dòng)物，但是經(jīng)過一系列基因突變和基因重組，有些病毒的毒性和傳染性變強(qiáng)，或者突然具有感染人類的能力。當(dāng)人類接觸到這些患病的動(dòng)物，病毒就有可能從動(dòng)物宿主身上“溢出”感染人類。因此，我們在人員密集的地方戴口罩，回家勤洗手，避免與感染者或野生動(dòng)物接觸，是預(yù)防病毒感染的有效手段。

病毒感染人類細(xì)胞的過程非常精細(xì)，進(jìn)入細(xì)胞的方式也各不相同。當(dāng)病毒經(jīng)過我們的口、鼻、眼睛等粘膜進(jìn)入呼吸系統(tǒng)，或者經(jīng)由傷口進(jìn)入血液系統(tǒng)，它們首先會(huì)尋找容易被感染的靶標(biāo)細(xì)胞。病毒的衣殼或包膜上往往具有細(xì)胞受體結(jié)合蛋白，用于識(shí)別并錨定靶標(biāo)細(xì)胞，并哄騙宿主細(xì)胞的一些蛋白分子幫其混進(jìn)細(xì)胞內(nèi)部。為了進(jìn)入人體的免疫T細(xì)胞，艾滋病病毒主要依靠病毒包膜糖蛋白與T細(xì)胞表面的CD4分子結(jié)合，并在另一個(gè)受體分子CCR5的協(xié)助下進(jìn)入T細(xì)胞。2019年新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒一樣，都是通過病毒表面的刺突蛋白與人體細(xì)胞表面受體ACE2結(jié)合，進(jìn)入支氣管上皮細(xì)胞和肺泡細(xì)胞，進(jìn)而在這些細(xì)胞中大量增殖，并感染其他細(xì)胞。

病毒進(jìn)入人體細(xì)胞內(nèi)部主要有2種方式：一種是膜融合，即在病毒的主導(dǎo)下，宿主細(xì)胞膜與病毒包膜融合在一起，含有遺傳物質(zhì)的病毒粒子得以釋放到細(xì)胞內(nèi)部。大多數(shù)有包膜的病毒，如艾滋病病毒、冠狀病毒等都采取這種方式進(jìn)入靶標(biāo)細(xì)胞。另一種入侵細(xì)胞的方式為內(nèi)吞作用。沒有包膜的病毒常常將自己偽裝成營養(yǎng)成分，哄騙細(xì)胞用細(xì)胞膜將病毒包裹起來吞進(jìn)細(xì)胞，隨后在其內(nèi)部釋放出病毒遺傳物質(zhì)。流感病毒、丙型肝炎病毒和口蹄疫病毒等都依賴這種方式感染細(xì)胞。

病毒混進(jìn)細(xì)胞后，其遺傳物質(zhì)一般“兵分兩路”：一路是要借助細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)來合成病毒復(fù)制酶和膜蛋白等蛋白質(zhì);另一路則要大量復(fù)制新的遺傳物質(zhì)。RNA病毒釋放出的RNA可作為信使RNA（mRNA），DNA病毒釋放的DNA則進(jìn)入細(xì)胞核中，與宿主細(xì)胞的DNA一起轉(zhuǎn)錄和翻譯。之后，病毒mRNA在宿主細(xì)胞核糖體中指導(dǎo)合成病毒的所有蛋白質(zhì)，同時(shí)病毒RNA或DNA也會(huì)得到大量擴(kuò)增。接下來，新的RNA或DNA分子與病毒蛋白分子在高爾基體內(nèi)組裝成新的病毒顆粒，然后再釋放出細(xì)胞外去感染其他細(xì)胞。

擴(kuò) ?散

如果你近距離接觸到攜帶病毒的動(dòng)物或人，只要稍不注意防范，病毒就有可能趁虛而入，即使病毒最開始只是入侵少數(shù)細(xì)胞，但是很快就能感染整個(gè)組織、器官甚至全身。比如，醫(yī)生們在新型冠狀病毒肺炎患者的口腔、鼻腔、眼睛、咽部、肺部、胃腸道等組織器官中均檢測到大量的病毒。而艾滋病病毒則主要通過血液系統(tǒng)進(jìn)入體內(nèi)，去感染全身免疫器官，癱瘓患者的免疫系統(tǒng)。

有些病毒感染人體后，會(huì)很快引發(fā)人體免疫反應(yīng)，容易發(fā)展成急性傳染病。這類傳染病比較容易形成大流行，比如天花病毒、流感病毒、SARS冠狀病毒和新型冠狀病毒等。而有些病毒因?yàn)槭褂昧似垓_或癱瘓免疫系統(tǒng)等方式，往往不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)引發(fā)癥狀，逐漸發(fā)展成慢性傳染病，如艾滋病病毒、易感病毒等。

病毒在人與人之間的傳播方式取決于病毒類型。飛沫傳染是流行性傳染病最常見的傳播方式之一。冠狀病毒、流感病毒和天花病毒等容易引發(fā)呼吸道疾病，患者很快出現(xiàn)打噴嚏、咳嗽等癥狀，這時(shí)候病毒會(huì)隨著飛沫擴(kuò)散到周圍。這些病毒雖然離開了人體，但是它們?nèi)阅艽婊钜欢螘r(shí)間。當(dāng)其他人在沒有任何防護(hù)的情況下接觸到病毒攜帶者或其飛沫，就極有可能吸入這些病毒顆粒，進(jìn)而成為新的感染者。體液傳播也是一種重要的傳染方式。埃博拉病毒是通過與受感染的血液、糞便或嘔吐物接觸而傳播的。與許多其他病毒不同，科學(xué)家認(rèn)為埃博拉病毒在感染者咳嗽或打噴嚏后無法在空氣中傳播。同樣，還有其他病毒通過蚊子等媒介傳播。蚊子傳播的病毒包括登革熱病毒、寨卡病毒、基孔肯雅熱病毒和西尼羅河病毒等，因此蚊子也被認(rèn)為是世界上殺人最多的動(dòng)物。

不同病毒引發(fā)傳染病流行的能力也有差異。一般以基本傳染數(shù)作為衡量指標(biāo)，當(dāng)基本傳染數(shù)大于1時(shí)，感染數(shù)量呈指數(shù)式增長;只有當(dāng)基本傳染數(shù)小于1時(shí)，才預(yù)示著傳染病將逐漸消失。比如，目前認(rèn)為新型冠狀病毒肺炎的基本傳染數(shù)為2～4，較高的預(yù)測是4～6。也就是說，一個(gè)新冠肺炎感染者可以平均感染2～3人，甚至4～6人。SARS的基本傳染數(shù)為2～3，這也是新冠病毒傳染能力強(qiáng)于SARS冠狀病毒的原因。麻疹病毒基本傳染數(shù)為10～15，而白喉、天花、脊髓灰質(zhì)炎、流行性腮腺炎等傳染病的基本傳染數(shù)均為5～7，這些都是傳染性比較強(qiáng)的致命傳染病。

自人類誕生以來，病毒就與人類如影隨形。在100多年前，人類對病毒或細(xì)菌所引發(fā)的傳染病束手無策，只能依靠自身的免疫力抵抗。如今，隨著科技的發(fā)展，人類逐漸摸清了病毒等致病微生物的脾氣秉性，雖然仍然不能消滅所有病毒，但是對付病毒性傳染病，我們的手段越來越多，反應(yīng)也越來越快，可在短時(shí)間內(nèi)將病毒性傳染病的危害程度控制到最小，甚至可在幾個(gè)月內(nèi)完全控制住某種新發(fā)病毒性傳染病，SARS就是一個(gè)很好的例子。我們相信，新冠肺炎疫情也有望得到控制。