北京時間2011年10月3日、4日、5日,2011年諾貝爾生理學或醫學獎、物理學獎、化學獎先后揭曉。作為最著名的世界自然科學大獎,這些諾貝爾獎項的評選結果再次吸引了無數人的目光。但是,這些獲獎成果究竟代表了科學上的哪些發現和成就,它們是高高在上的科學理論,還是和我們的生活息息相關?拋開那些枯燥的理論和復雜的公式,讓我們來輕松地閱讀一下吧!
——編者
沒有誰能完全生活在一片純凈里,在我們身邊處處隱藏著危險,肉眼難辨的病原體就是潛在的威脅之一。這些病原體包括細菌、病毒和寄生蟲等。當然,我們的身體對這些可惡的小家伙并非束手無策,每個人的體內都有一道抵御病原體入侵的“城墻”,這道“城墻”就是免疫系統。
雖然人類在數百年前就知道體內存在一套可以抵御病原體的免疫系統,但即使是相關專業的科學家,也是在近40年來才逐步了解其中的奧秘。這主要得力于3位科學家的研究成果,他們分別是美國研究人員布魯斯·博伊特勒、法國研究人員朱爾斯·霍夫曼和加拿大研究人員拉爾夫·斯坦曼。
人體內的兩道防線
就像電腦游戲中植物大戰入侵的僵尸那樣,人體對付入侵的病原體也是有不同防線的,每道防線里有多個“武器”。
首先需要守衛人體健康大門的“哨兵”發現和識別入侵的病原體,并竭力阻撓這些病原體的入侵。這是先天性免疫系統在起作用,也是免疫系統的第一道防線。先天性免疫是人類在長期的進化過程中逐漸建立起來的天然防御能力,包括皮膚、黏膜和胎盤的屏障作用,吞噬細胞的吞噬作用,體液對寄生蟲的殺傷作用。
如果“哨兵”被病原體擊退,那么更加強大勇猛的“斗士”就要登場了。這是獲得性免疫在起作用,是免疫系統的第二道防線。我們從小就有打預防針的經驗,這樣做的科學道理就是讓我們的身體對某些疾病具有獲得性免疫的能力。獲得性免疫是個體出生后,在生活過程中與病原體作斗爭所獲得的免疫防御功能。
如果免疫系統立即獲勝,那么我們的身體對病原體的入侵是沒有感覺的。如果免疫系統暫時落敗,我們就會生病,此時免疫系統會加強防御力量,再輔以藥物抵抗,我們可逐漸恢復健康。如果免疫系統一直處于“下風”,甚至連藥物也對入侵的病原體無可奈何,那么我們就會長期疾病纏身甚至死亡。
免疫防線怎樣工作
博伊特勒和霍夫曼的成就是發現了免疫系統的第一道防線,也就是先天性免疫系統是如何起作用的。
霍夫曼通過研究果蠅的免疫系統發現,果蠅體內有一種名為Toll的基因與抵抗病原體有關。Toll基因產生的蛋白質能夠感受到病原體的入侵,從而激活細胞內的免疫系統。后來,霍夫曼發現人體內也有與果蠅相同的Toll基因。
博伊特勒的功勞是發現了能夠結合細菌脂多糖(LPS)的受體蛋白分子,被稱為LPS受體。當病原體入侵時,LPS受體與LPS結合,啟動細胞的先天性免疫防線,并引發身體局部發炎,吸引來更多的免疫細胞對付病原體。
斯坦曼的貢獻是發現了免疫系統的第二道防線是如何起作用的。1973年,年僅30歲的斯坦曼發現人體內有一種樹突細胞,像樹杈一樣有很多分支,在人體容易被入侵的地方,如鼻腔、肺部和腸腔的黏膜以及皮膚等地方最為常見。斯坦曼發現,樹突細胞雖然個頭小,但是行動敏捷,一旦發現入侵者,就會奮不顧身地進行攻擊。樹突細胞還是很好的“偵察兵”,能將一些難以對付的病原體暴露出來,讓更強大的淋巴細胞去處理。
樹突細胞的“記性”也很好,它能記住入侵過人體的病原體,并把相應的信號傳遞給免疫系統,引導淋巴細胞的數量和形狀發生改變,將再次入侵的病原體迅速殺滅在萌芽狀態。這就是人們在患過某些疾病后,不會再次發病的原因。
令人遺憾的是,斯坦曼已經不能親自去領取科學界的最高榮譽了,因為他已于2011年9月30日去世。
開發“虛假的入侵者”
基于3位科學家的研究成果,人們正在開發能夠治療傳染病的“治療性疫苗”,并有望借此開發出對抗癌癥的新方法。疫苗就是“虛假的入侵者”,研究人員根據疾病的機理,制造失去活性的只有外殼的病原體,讓免疫系統的兩道防線去攻擊這些“虛假的入侵者”,這樣既不會讓人體生病,也可以“鍛煉”免疫系統,讓免疫系統更強大。
諾貝爾評獎委員會成員漢斯·古斯塔夫·盧俊格仁稱:“基于三人研究結果的肝炎治療疫苗即將問世,現在正處于廣泛臨床試驗階段。此外,還有更多的醫藥公司正在利用三人的發現,研制更好的免疫系統相關疫苗