人類與病毒的較量

2019年年末，“新型冠狀病毒”這個陌生的字眼猝不及防地進入大眾的視野，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)，疫苗進入動物試驗階段。從實驗室到病床前，曙光初現(xiàn)。

其實這不是人類第一次與傳染病進行的艱苦卓絕的抗爭。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毀于瘟疫或與瘟疫的發(fā)生有直接的關(guān)系。

為什么病毒會反復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)明和廣泛應用，使得細菌引發(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。進入21世紀以來，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)？其實這與病毒的特點有關(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)祟惡推渌麆游铩⒅参锘蛭⑸矬w內(nèi)。也可以說，我們其實是生活在一個由病毒主宰的星球里。但是，病毒從何而來？何時起源？仍然是個謎。

有關(guān)病毒的起源，目前科學界有3種主要的假說：一種是“漸進假說”，也被稱為“逃逸假說”。據(jù)科學家推測，病毒可能是由真核細胞基因組中某些可移動的轉(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”。有人推測遠古細胞逐漸丟失了關(guān)鍵的細胞器，只保留遺傳物質(zhì)及必要的保護裝備，演變成如今的“寄生”病毒。第三種是“病毒優(yōu)先假說”。這種假說認為病毒并非從細菌或細胞中逃逸，也不是由細菌或細胞退化而成的，而是先有病毒，再由病毒演化出細菌和細胞生物。

目前看，這些假說既有一定科學證據(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、更深入的科學研究。不過，不管病毒是何時起源的，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，相當于細胞核或染色體的尺寸，人們通過普通的光學顯微鏡都無法看到它們，只有借助分辨率達數(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，它們沒有細胞膜或細胞壁，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），因此病毒無法獨立生活，必須感染并寄生在活的細菌、細胞、動植物和人體等生物體內(nèi)。

入 ?侵

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

據(jù)統(tǒng)計，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冠狀病毒的動物宿主包括蝙蝠和果子貍，中東呼吸綜合征冠狀病毒的動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，寄生在動物身上的病毒只能感染動物，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，或者突然具有感染人類的能力。當人類接觸到這些患病的動物，病毒就有可能從動物宿主身上“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物接觸，是預防病毒感染的有效手段。

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

病毒進入人體細胞內(nèi)部主要有2種方式：一種是膜融合，即在病毒的主導下，宿主細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入靶標細胞。另一種入侵細胞的方式為內(nèi)吞作用。沒有包膜的病毒常常將自己偽裝成營養(yǎng)成分，哄騙細胞用細胞膜將病毒包裹起來吞進細胞，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胞。

病毒混進細胞后，其遺傳物質(zhì)一般“兵分兩路”：一路是要借助細胞蛋白合成系統(tǒng)來合成病毒復制酶和膜蛋白等蛋白質(zhì);另一路則要大量復制新的遺傳物質(zhì)。RNA病毒釋放出的RNA可作為信使RNA（mRNA），DNA病毒釋放的DNA則進入細胞核中，與宿主細胞的DNA一起轉(zhuǎn)錄和翻譯。之后，病毒mRNA在宿主細胞核糖體中指導合成病毒的所有蛋白質(zhì)，同時病毒RNA或DNA也會得到大量擴增。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，然后再釋放出細胞外去感染其他細胞。

擴 ?散

如果你近距離接觸到攜帶病毒的動物或人，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)細胞，但是很快就能感染整個組織、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，會很快引發(fā)人體免疫反應，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。而有些病毒因為使用了欺騙或癱瘓免疫系統(tǒng)等方式，往往不會在短時間內(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，這時候病毒會隨著飛沫擴散到周圍。這些病毒雖然離開了人體，但是它們?nèi)阅艽婊钜欢螘r間。當其他人在沒有任何防護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，科學家認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，因此蚊子也被認為是世界上殺人最多的動物。

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，當基本傳染數(shù)大于1時，感染數(shù)量呈指數(shù)式增長;只有當基本傳染數(shù)小于1時，才預示著傳染病將逐漸消失。比如，目前認為新型冠狀病毒肺炎的基本傳染數(shù)為2～4，較高的預測是4～6。也就是說，一個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，反應也越來越快，可在短時間內(nèi)將病毒性傳染病的危害程度控制到最小，甚至可在幾個月內(nèi)完全控制住某種新發(fā)病毒性傳染病，SARS就是一個很好的例子。我們相信，新冠肺炎疫情也有望得到控制。