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生死相伴——病原微生物

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导言:

新型冠状病毒(2019-nCoV)的疫情,牵动着全国上下的心。而作为《科幻世界》的读者,我们在关注疫情进展的同时,也不免会对背后的科学发现有所好奇。下面,就让我们来一探究竟吧。

 一、天命之劫

人类对疾病从不陌生。

公元前五世纪后期,昔日携手对抗波斯帝国侵略的希腊城邦——斯巴达与雅典已然反目。在这场伯罗奔尼撒战争的第二年,随着大量周边人口和海外物资蜂拥而入,雅典城里爆发了一场可怕的瘟疫。面对疫情,古典时代的雅典人表现得和今人并无二致,慌乱、迷信和恶念伴着恐惧在社会上野火般传播,但最终引领人们生存下来的,却是危难时刻迸发而出的理性与同情。现代医学的鼻祖——希波克拉底秉持着医生的誓言,亲身投入到了对抗疫情的战斗,力挽狂澜。虽然古典时代的知识与技术限制让他无从了解瘟疫的本来面目,但希波克拉底通过对城内患者的观察总结,发现火炉边的铁匠是最不容易得病的群体,随即号召大家燃烧各种草药,最终熬过了这次天灾。

作为亲历雅典瘟疫的幸存者,有着“历史科学之父”美誉的修昔底德,也同样秉持着希波克拉底展现的科学精神,详细、冷静地描绘了这场瘟疫的特性和影响,而并未如大多数古代史官那样将其草率地归咎于神罚天谴。雅典瘟疫,也因这些现代文明的鼻祖先哲,成了人类历史上最早一批被详细、客观记录描述的瘟疫。

当然,人类和疫病的战斗,才刚刚开始。

承接希腊文明遗产、开启“希腊化时代”的亚历山大大帝,在三十出头便因感染疟疾(一说伤寒)英年早逝,他建立的伟大帝国,由此分崩离析。

接过古典文明接力棒的罗马,也饱受疾病折磨。在《新约·路加福音》的第17章,就记录了耶稣挥手间治愈了十个麻风病人的奇迹故事。而罗马帝国最为强盛的“五贤帝”时代,则被一场“安东尼瘟疫”所终结。一代名医盖伦,只能尽力救死扶伤,同时详细记录这次瘟疫的发展演进,以助后人。

中原大地,东汉末年爆发的“伤寒”疫情(并不一定就是现在所说的伤寒)即便按较为保守的估计,也直接将华夏大地的总人口“腰斩”,开启了三国争霸的混乱时代。传承至今的傩戏、上巳节,都是古人为了祈求神灵祓除“妖邪”疾病而逐渐形成的传统文化。就连我们极其熟悉的端午节,在纪念诗人屈原之前,也是古代吴越先民祭祀龙神、祛除瘟疫的节日。

时光荏苒,一度有望恢复罗马帝国荣光的东罗马帝国,却在极盛时期爆发了“查士丁尼瘟疫”,从此再无余力西进。中世纪后期,已经开始高速发展的欧洲遭遇了“黑死病”的迎头痛击。幸好,这一次文明之火终于不再被疫情扑灭,反而在瘟疫过后,重拾了古典时代的荣光,从战争与瘟疫中绽放出了最为耀眼的现代文明之花。

不过,彻底走上现代化快车道的欧洲人,却将“旧大路”的诸多疾病都传到了美洲。相比于欧洲殖民者的坚船利炮、钢甲火枪,天花等无形的瘟疫才是对美洲原住民造成毁灭性打击的绝对主力。不过美洲也以牙还牙,用梅毒这一“土特产”反手将了趾高气扬的欧洲征服者一军。

至于彼时闭关锁国的“天朝上国”,明清时期屡次爆发的鼠疫和天花,也让我等的祖先们苦不堪言。就连康熙皇帝,都在早年饱受天花折磨,落下了“康麻子”的绰号。而他中年时感染的疟疾,则多亏了欧洲传教士进献的奎宁才得以痊愈。

直到20世纪,一场席卷全球的“西班牙流感”,也从当时全球17亿人中带走了数千万人的生命(因疾病规模太大,无法准确统计死亡人数,估计值从两千万到五千万不等),令残酷如绞肉机的第一次世界大战都相形见绌。而这样如今难以想象的可怕疫情,距离我们不过刚刚百年。

在幻想艺术的领域里,基于现实创作的瘟疫也不胜枚举。洛夫克拉夫特的传世之作《星之彩》,就描绘了陨石上如瘟疫般扩散的天外来客。“战锤”系列中的亚空间邪神“纳垢”,则堪称是瘟疫与死亡的化身。近年凭借高质量重制作品再度火热的《生化危机》系列中,各种感染病毒与寄生虫后产生的“丧尸”也让全世界玩家面对屏幕不寒而栗。至于气质更加诡谲的《血源诅咒》,则将一座深陷于“兽化病”瘟疫与“血疗”迷信中的近代哥特都市塑造得纤毫毕现。

而国内的创作者,也各有奇思。燕垒生的《瘟疫》,大胆幻想了一种可以让人石化的病症,为读者带来了一段压抑纠缠的故事。王晋康的《十字》,从致命传染病毒的人为散布开始,讨论了人类在生命演化中的地位。而江波的名篇《湿婆之舞》,则以一种看似可怖的恶性传染病为引,徐徐揭开了壮丽的奇想。

不管现实与幻想,人类文明史的字里行间,都写满了“疫”字。

二、直面深渊

那么“疫”到底是什么?

所谓“疫”,就是传染性疾病。而引发疫情的元凶,则是各种寄生虫、细菌、真菌、病毒等病原微生物。

其中与人类纠缠最深的,非细菌与病毒莫属了。

不同于我等有着完整细胞核的真核生物,细菌虽然也有独立的细胞结构,但并不具备完整的细胞核,属于演化上更早出现的原核生物。细菌在细胞质和细胞膜之外,有着独特的细胞壁。不同于植物细胞外侧类似的结构,细菌的细胞壁是由多层肽聚糖像叠千层酥一样堆叠而成的。在肽聚糖之间,还会掺杂功能各异的蛋白质。

除了细胞质、细胞膜和细胞壁这些“基本件”,细菌还有很多“选装件”。细长的鞭毛等于一个活体纳米机械螺旋桨,可以赋予细菌快速定向游动扩散的能力。遍布细胞表面的菌毛,一方面可以为细菌的黏附侵袭能力锦上添花,另一方面也可以形成性菌毛,成为细菌间彼此交流遗传物质的通道。如此一来,当我们用药物杀灭细菌时,少数突变产生耐药性的细菌就可以通过性菌毛的“连线传文件”功能,把自己的抗药基因迅速分享给同胞。而在细胞壁外,有些细菌还可以额外形成一层荚膜,既可以用于强化侵蚀、附着能力,也可以增强自己对外界环境与免疫系统攻击的抗性,堪称进可攻退可守的“护体斗气”。当面对十分恶劣的环境时,一些细菌甚至可以像“三体人”那样“脱水浓缩”,形成有着极强抗性的芽孢,以这种休眠状态抵抗外部压力,最终东山再起。当然,再厉害的芽孢毕竟依然是肉体凡胎,面对高压蒸汽灭菌等强悍手段时还是只有死路一条。

凭借这些演化中形成的“外挂装备”,细菌在面对各种生存环境时均展现出了强悍的生命力。但这种顽强如果出现在寄生人体的致病菌身上,就要让我们这些“房东”遭殃了。

痢疾、霍乱、鼠疫、肺结核、伤寒、梅毒,细菌感染引发的各类传染疾病,贯穿了人类文明史。而相比于这些偶发的传染病灾难,各种持续、散发的细菌感染则杀死了同样多——甚至更多的人。

我们现在熟悉的生活,持续的时间还非常短暂。仅仅在不到一百年前,一个小小的伤口依然可能让最强壮勇猛的战士永远倒下;女性的每一次生产,都要面对产褥热的威胁;而新生的婴儿,也有很大概率在童年时期就早早夭折,母亲们费尽一生心力生下好几个甚至十几个孩子、却只有几个可能长大成人。即便如此,成年后的 每一次染病也都可能成为生离死别。“健康”这一我们如今视为理所当然的状态,却是人类在绝大部分历史阶段里的奢望。

这个与当今迥异的世界里,人类的生死,并不掌握在自己手里。无处不在、却又看不见摸不着的病菌,才是手握生杀大权的命运主宰。直到磺胺、青霉素为代表的抗生素陆续被人类科学研究者发现、量产,这个看似离我们遥远的时代才被逐渐终结。当然,相比于散发的感染类疾病,传染病因为病原菌的凶猛与烈性,虽然整体上也被有效控制,但依然时刻为人类医学界所警惕。

总之,拜这些由真菌、放线菌为了对抗细菌所演化出来的代谢产物所赐,二战结束以后,从欧美发达国家开始,人类的平均寿命开始随着一种又一种抗生素的研发而飞速增长,孕产妇和婴幼儿死亡率则一路狂跌。我们熟悉的“健康时代”,这才正式开始。

但是,抗生素终究只能用来对抗细菌。

作为最小、最简单的病原微生物,病毒很晚才被人类发现并进行科学描述。这些极简的小东西,甚至没有细胞结构,全部家当就只有一个记录遗传代码的核酸核心和一层包裹核心的蛋白质外壳,最多再加一层从宿主细胞上“顺”来的包膜。如此一来,游离的病毒颗粒甚至算不上一个完整的独立生命。病毒若想“活起来”,就必须与宿主细胞结合,将自己的核酸注入宿主细胞内、拼到宿主细胞的基因上,然后再利用宿主细胞自带的全套工具,来进行复制和增殖。虽说病原微生物的生存策略本质上都是在花式搭便车,但如此“穷游”的,还真就只有病毒一家了。

恼人的是,病毒虽然平均直径只有一百多纳米,体积比起尺寸起码以微米计的细菌来说小了至少一千倍,但破坏力却一点不小。天花、流感、HIV、埃博拉和几度流行的病毒性肺炎,都没少让人类吃苦头。病毒对机体的损害,一类是通过感染宿主细胞后大量增殖,使宿主细胞像中了“抱脸虫”一样“爆体而亡”;另一类伤害,则是病毒在机体中的破坏活动引起免疫系统的异常激活,让免疫细胞如同狂热的“宗教审判庭”一样胡乱攻击机体自身的细胞,引发严重的炎症反应。今年的“新冠”病毒,就是这样让患者肺部产生严重炎症,导致呼吸困难的。此外,还有些一病毒学会了一路剑走偏锋的招数:它们通过将自己的基因插入到人体细胞之中,增加癌变的风险。而且持续病毒感染产生的炎症本身,也容易让被感染的组织出现癌变。也就是说,包括宫颈癌在内的一些特定癌症,实际上是可以通过注射对应的病毒疫苗来预防的。

当我们打算教训教训这些小东西时,更麻烦的事就来了。病毒不像细菌那样有完整复杂的细胞结构,因此对付病毒,我们无法像对付细菌那样可以祭出各种针对性的抗生素——也就是说,目前人类只有“杀菌药”却没有“杀毒药”。此外,病毒的突变速度往往很快,这样高速的“版本迭代”经常让人类研发预防性疫苗的速度望尘莫及。

记录病毒遗传信息的核酸,并不一定像其他生命那样是DNA,而有可能是DNA的转录产物——RNA。一般来说,宿主细胞里对于DNA的复制、转录都有着严格繁复的检测纠错机制,可以在第一时间就将大部分基因变异检测出来,但对于病毒的RNA却很宽松。因此,RNA病毒往往特别容易积累突变。让人类头疼至今的流感、HIV、埃博拉以及SARS和新型冠状病毒,都是RNA病毒。

病毒的突变,会导致其表面的可识别抗原快速变化,成为“变脸狂魔”,从而让疫苗研发变得极其滞后,更让机体的免疫系统防不胜防。因此,检测不同病毒之间关键遗传信息或者表达产物的相似程度,就成为了判断出不同病毒间亲缘关系的重要依据,是抗击病毒疫情的战斗中极其重要的关键情报。而且人类对病毒疫苗的跟进研发,也并非总是在亡羊补牢。通过接种牛痘疫苗,人类已经在自然环境消灭了曾经为祸一时的天花病毒。俗称“小儿麻痹症”的脊髓灰质炎,也随着我们儿时吃下的那一颗糖丸而再难兴风作浪。

此外,病毒想要进入宿主细胞“搞事情”,也需要识别宿主细胞表面特定的受体分子。比如说人人谈之色变的HIV,就需要在宿主细胞表面找到由CCR5基因表达的蛋白作为“门锁”,与之结合之后才能进入细胞开始潜伏。而在人体内,表达CCR5基因的细胞主要是免疫系统的T细胞,因此HIV发病时破坏的,恰恰就是人体的免疫系统。也就是说,HIV就像一个只撬门但不偷东西的怪盗,本身对机体破坏有限,却给各路病菌打开了方便之门。在北欧地区,有少数人恰好在这个基因上拥有突变,因此他们对于HIV就有着远超其他人的抵抗力了。至于众人谈之色变的SARS和新型肺炎冠状病毒,则都是针对ACE2受体,因此主要的攻击目标集中在下呼吸道,产生的临床症状,也就主要是肺炎了。

病毒这种对号入座的机制,使得同一种病毒可以在不同物种之间传播,甚至在不同物种里感染不同类型的细胞。流感、HIV和埃博拉这些杀人无数的病毒,全都是人类从野生动物那传染来的。而不同生物对病毒的抵抗能力,也有所区别,对一个物种无甚大碍的病毒,可能就是另一个物种的致命死神。比如说,猕猴携带的B病毒,对于这些猢狲山大王来说只会导致轻微的疱疹,但在同为灵长类的人类身上,就能发展为足以致死的神经系统病变。而作为浑身“五毒俱全”但自己“百毒不侵”的强者,蝙蝠家族更是各种致命病毒的老搭档。对它们强大免疫系统影响不大的病毒,很可能对人类就是不折不扣的天灾。因此,尽量避免在无防护状态下接触野生动物或者野生动物制品,才是从根源上避免一部分病毒感染的方法。

三、天行有常

自然规律面前,无所谓善恶。

这些寄宿于我们体内的微生物,同样如此。

说来有些出乎意料,我们人体内,正常情况下就有大量的共生菌。其数量经过科学家估计,可能足有一百万亿,总重量足有几斤重。相比之下,人体自身的细胞数量,才不过三十万亿左右。可以说,人体是一个外来户远多于本地人的“移民国家”。

而这些微生物对我们身体的作用,则刚刚揭示了冰山一角。

演化的道路,从来都没有固定的方向,也没有必然的要求。为了更好地活下去,感染宿主的病原微生物,也需要进行一番权衡:薅宿主的羊毛太狠,虽然可以逞一时之快,但一旦宿主油尽灯枯,那么自己也会“皮之不存毛将焉附”。因此,诸如埃博拉这样起病急重的病症,虽然可以在一地制造人间地狱,却也因为“涸泽而渔”而难以在更大范围快速传播,对人类整体的危害,反而可以忽略不计。相反,流感病毒这样长时间潜伏、对大多数宿主损害有限的疾病,才能真正铺开自己的“帝国”,并且靠着这样的“广种薄收”策略,有可能对人类造成更大的威胁。

沿着这条演化道路继续走下去,病原微生物可能会与宿主彻底达成“谅解”,成为合作共生、一荣俱荣的伙伴。一些病毒,甚至将这种求生之道走到了极致:它们在入侵宿主细胞之后,仅仅是将自己的遗传信息拼接到宿主的基因上,然后便不再有任何轻举妄动,只是静静地以一段外来插入代码的形态,跟着宿主细胞分裂的顺风车不断复制,最后事实上成为了宿主基因库中的一部分。现代的遗传学研究表明,包括人类自身在内,几乎所有现存物种,都曾经在漫长的生命演化道路中屡次接纳过这样的“病毒代码”。毫不夸张地可以说,我们都是天生的“转基因”产物。

但所有这些行为,都无关善恶,微生物没有这样的思维能力。

因此,那些不同于我们的荒野生灵,往往都在与各自的疾病共存。久居“人类动物园”的现代智人,若是在毫无防护的情况下贸然与之接触,后果将难以预料。但“总是先看见海的图画,后看见海”的现代人,却很容易对并未接触的自然环境产生完全错误的认知。只可惜,“顺之者昌,逆之者亡”的客观自然规律从不理会人类的看法,只会默默地给予贪婪傲慢的无知无畏者以注定的命运。

我们的茹毛饮血的先祖,为了生存而狩猎各种冰河巨兽直至对方灭绝,尚且算是情有可原。而完全没有必要使用野生动物制品的现代人类,出于对自然与同类的双重傲慢,非法食用野生动物、佩戴野生动物制品、饲养野生动物宠物,就是在破坏自然生态资源的同时,给全人类带来无尽的潜在风险。虽然如今人类已经发展出了空前发达的科技文明,但只要其中的大多数人依然将看待世界的思维方式滞留在中古世纪的本能状态,那么类似SARS、“新冠”这样的悲剧就注定会不断重演。

……

这世上存在着各种生存在其他生命体内的生命,有些带来破坏,有些带来助益,有些静静地潜伏其中。不同的物种在偶然中选择了不同的道路,也将接受各自的结果。至于身为宿主的我等,则只需尽力活下去便可——就像栖身于我们体内的微生物一样。

做出选择,承受代价,然后继续选择、继续承受……直到生命终结之时,这就是生命存在的全部。我们面对自然,必须放下在“人类动物园”的社会游戏中养成的全部傲慢,因为客观世界的游戏规则,不会因我们的欲求与观念而动摇半分。

天地不仁,无善无恶,生死存亡,各尽所能。

信息来源:https://mp.weixin.qq.com/s/VBPTX6eIPOkKE76gy7Xceg