Created: Oct 17, 2020 1:16 AM 作者: 卡尔·齐默 出版社: 广西师范大学出版社 国籍: 美国 评价: ⭐⭐⭐⭐⭐ 译者: 刘旸

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老朋友

鼻病毒在我们体内感染的细胞并不多,也并不会对身体造成什么实质性的伤害,那为什么每次感冒都那么难受呢?这只能怪我们自己。遭到感染的细胞释放一种名为“细胞因子”的信号分子,把附近的免疫细胞都召唤过来。就是这些免疫细胞让我们觉得糟糕透了。它们让我们的身体产生炎性反应,继而让嗓子产生一种刺痒的感觉,接着,感染的部位就会分泌大量的黏液。所以要想从感冒中康复,我们不仅得等免疫系统帮我们把体内的病毒全部干掉,还得等免疫系统自己平静下来。

2 祈求星星的照看

健康人感染了流感病毒,免疫系统在几天内就会展开反攻。正因为如此,流感会引起一系列的症状,包括头疼、发热、乏力,不过这些严重的反应通常会在一个星期内缓解。

极个别的情况下,通过基因重配,来自鸟类和人的病毒的基因会组合到一起,为一场浩劫埋下种子。新的病毒株能轻易在人和人之间扩散。又因为这个新病毒株从未在人群中传播过,因此它所向披靡,没有什么能放慢它扩散的脚步。

3 长角的兔子

20世纪30年代,美国洛克菲勒大学的科学家理查德·肖普(Richard Shope)在一次打猎途中听说了鹿角兔的故事。他让朋友替他抓了一只,取了一些组织送到他手里,好让他分析一下“鹿角”究竟是由什么组成的。此前,肖普的同事弗朗西斯·劳斯(Francis Rous)用鸡做过一个实验,该实验结果显示病毒可能会引发肿瘤。当时许多科学家对此表示怀疑,不过肖普还是想看看,兔子头上的角会不会也是由某种病毒导致的肿瘤。为了检验这个猜想,肖普把角磨碎,溶在液体里,再用瓷过滤。瓷这种材料中间有细微的气孔,只有病毒才能通过。接着,肖普把滤过液涂在健康兔子的头上。原本健康的兔子也长出角来了。

人类身上的乳头瘤病毒也持续演化。证据之一是某些HPV病毒株的演化谱,正好同人类的演化相呼应。

无处不在

但是由于苏联政府的保密策略贯彻得太过得力,在格鲁吉亚以外,很少有人知道这个惊人的试验结果

柯林斯和他的同行们紧锣密鼓地研究怎么让噬菌体更有效,与此同时,抗生素也正在失去它们曾经的荣光。医生们竭尽全力,同越来越多对现有绝大多数抗生素都产生了抗性的细菌抗争,但有抗性细菌的数量仍在与日俱增。甚至有时候医生只好孤注一掷地使用那些昂贵而且有严重副作用的药物。更糟糕的是,我们有充分的理由相信,作为最后救命稻草的那些抗生素也早晚会失效——演化的强大力量会让细菌产生新的抗性。科学家竭力研发新的抗生素,但一项新药的研发从实验室到上市,可能耗费超过十年的时间。如今的我们可能很难想象抗生素被发现之前的世界,但我们现在必须开始想象这样一个世界了:抗生素不再是我们对抗细菌的唯一武器。如今,距离德雷勒医生发现噬菌体已经过去了一个世纪之久,这些病毒或许终于可以成为现代医疗的一部分

5 感染的海洋

海洋病毒的惊人之处不仅在于它们的数量,还在于它们的遗传多样性。人类的基因和鲨鱼的基因非常相似——科学家甚至可以在鲨鱼基因组中找到与人类基因组中大多数基因相对应的基因。然而,海洋病毒的基因与人的基因之间几乎没有任何相似性。在对北冰洋、墨西哥湾、百慕大和北太平洋的病毒进行的调查中,科学家发现了180万个病毒基因,其中只有10%的基因能与微生物、动物、植物或其他生物(甚至包括病毒)的基因相对应。其他90%的基因都是全然陌生的。从200升海水中,科学家一般可以找到5000种遗传背景完全不同的病毒,而在1千克海洋沉积物中,病毒的种类可能达到100万种。

病毒并不会在岩石中留下化石痕迹,但它们却能在宿主的基因组中留下自己的印记。这些印记表明病毒已经存在了数十亿年

所以人人从基因是看都是furry吗(

6 人体内的“寄生者”

这种病毒在不同人中有不同的版本。而这些个体差异大概是在逆转录病毒整合到人类祖先基因组里之后产生的。随着人类的繁衍,病毒基因的不同部分相继出现了不同的突变。

这种方法,海德曼和他的同事们就能用人体中现存各种各样突变版本的序列,来确定最初的DNA序列,再参照算出的序列合成相应的DNA,并插入到培养的人类细胞中

科学家画出的病毒演化树同它们宿主的演化树完美重合。看来这种内源性逆转录病毒似乎在距今1亿年前感染了有胎盘类哺乳动物的共同祖先,之后随着这一支哺乳动物演化至今,成为了犰狳、大象、海牛也包括我们人类体内的常驻客。

在演化史上最近的瞬间,人类脱颖而出,病毒对我们的生存功不可没。原本就并没有什么“它们”和“我们”之分——生物在本质上只是一堆不断混合、不断闪转腾挪的DNA而已。

与病毒共赴未来

每个星期,CDC都会发布一份《发病率和死亡率周报》。1981年7月4日发布的那期,在寻常无奇中也夹杂了诡秘莫测的消息:几位洛杉矶医生注意到一个奇怪的“巧合”。1980年10月至1981年5月期间,该市有五名男子因患有同样罕见的卡氏肺囊虫肺炎而入院治疗。卡氏肺囊虫肺炎正是由卡氏肺囊虫这种常见真菌引起的,卡氏肺囊虫孢子无处不在,大多数人在童年的某个时刻都曾把它吸入到呼吸道里。但人的免疫系统会迅速干掉这些真菌,并产生抗体,保护主人一辈子。然而,如果这个人的免疫系统比较弱,卡氏肺囊虫就会失控。病人的肺部会充满液体,伤痕累累。卡氏肺囊虫肺炎患者难以吸入足够的氧气,因此很难维持生存。然而,洛杉矶的五个卡氏肺囊虫肺炎患者的症状并不典型。他们都是年轻男性,在患上肺炎之前健康状况良好。《发病率和死亡率周报》的编辑们针对报告做出推测,这五名男性的奇怪病例“可能表明他们有细胞层面的免疫功能障碍”。当时他们并不知道,自己观察到的几个病例,竟然会迅速演变成当代历史上最恐怖的流行病,而这份周报就成为了这场灾难的第一次正式记录。五位洛杉矶男性患者确实有细胞层面的免疫功能障碍,始作俑者就是人类免疫缺陷病毒(HIV),也就是艾滋病毒。后来研究人员才发现,这种病毒已经悄悄感染人类长达50年之久。自20世纪80年代被发现后,它们继续感染了6000万人,并让其中一半失去了生命。

此前,和HIV-1同源的SIV病毒一直在非洲的黑猩猩群体中不断传播,一次偶然的机会让它们感染了一只大猩猩。感染或许发生在位于喀麦隆的一棵无花果树上,为了争夺成熟的果实,大猩猩同黑猩猩之间发生了一场血战,大猩猩在近身搏斗中遭到感染。几个世纪以来,喀麦隆的猎人会捕杀黑猩猩和大猩猩,吃他们的肉,在捕猎的过程中时不时被猿类的SIV病毒感染。但在20世纪以前,这些猎人的活动范围远离人群,病毒虽然进入他们的身体,但还是没有门路感染更多人。一些人能从SIV感染中恢复健康,因为他们的免疫系统遏制住了那些还没有充分适应新环境的病毒。当然也有的感染以宿主细胞的死亡而告终,因此也没能继续传染给更多人。20世纪初,非洲发生了翻天覆地的变化,这给SIV病毒向人类大进军提供了新机会。沿河开展的商业行动让人从村庄大批迁移到城镇,同时带去的还有病毒。非洲中部原本零星的聚居地迅速发展成万人以上的城市,于是病毒在宿主之间传播的机会大增。黑猩猩携带的一种SIV病毒株伺机入侵了不断膨胀的人群,并演变成了HIV-1型M组病毒;而来自大猩猩的另一株病毒也开始在人群中繁衍生息,形成了HIV-1病毒的O组。随着这两种病毒在人类宿主中复制,它们不断突变,其中一些让病毒更容易增殖。想成功变成人类病毒,病毒必须克服强大的人类免疫防御。HIV复制时,新的病毒需要从旧的宿主细胞中跑出去,并不断增殖。人体细胞能制造一种叫作束缚蛋白(tetherin)的蛋白质,它会抓住病毒并把它们固定在原本的细胞表面。而前面提到的两种病毒各自演化出了不同的绝招,让自身能不受束缚蛋白的约束。HIV-1的M组和O组病毒出现的最初几十年里,它们在喀麦隆都增长缓慢。来源于大猩猩的O组病毒干脆从来没有成功逃脱人体宿主细胞。但M组迎来了命运的转机。这一组病毒在20世纪中叶传播到金沙萨(这个城市当时还叫利奥波德维尔)。在人口稠密的贫民窟,病毒迅速传播。病毒感染者从城市沿河流和铁路向非洲中部其他大城市——包括布拉柴维尔、卢本巴希和基桑加尼迁移。到1960年,HIV-1型M组病毒的脚步已经横贯非洲大陆。在接下来的几年中,随着刚果从比利时独立,在刚果工作的海地人重返祖国,HIV-1型M组病毒也传播到海地。到了20世纪70年代,海地移民或美国游客进一步把艾滋病毒带到了美国。这已经是在病毒迁移到人类身上大约40年后的事了,也正是洛杉矶的五名男性患上奇怪肺炎之前的10年。也就是说,科学家1983年发现艾滋病毒的时候,这种病毒已经成了潜藏的全球性灾难;而当科学家终于着手反击,病毒则早已占据了先发优势。20世纪八九十年代,因艾滋病而死亡的人数不断攀升。一些科学家乐观地认为针对病毒的疫苗能迅速研发出来,但此后一系列失败的实验让他们的希望化为了泡影。

现在人类对HIV的了解已经非常深入,我们甚至对一百年来病毒为适应人类而做出的分子层面的改变都了如指掌。我们完全有可能在此基础上逐一去破坏这些适应性状。换句话说,防治艾滋病的未来,答案或许都藏在它的过去之中。

8 融入美国

起初,人们并不清楚西尼罗河病毒是如何在人和人,鸟和鸟,或者鸟和人之间传播的。直到科学家在一种完全不同的物种中发现了病毒,才真相大白。这种神秘生物就是蚊子。当一只携带病毒的蚊子叮咬一只鸟时,会把它那像吸管一样的嘴插到鸟的皮肤之下。蚊子吸血时,也会把自己的唾液注射到创口里,同时就注入了西尼罗河病毒。

遗憾的是,目前还没有任何西尼罗河病毒疫苗获批,而且很可能永远都不会有。这是因为虽然病毒感染了很多人,但只有其中一小部分会发展出脑炎,因脑炎而死亡的人数就更少了。给美国人广泛接种疫苗的代价是极其昂贵的,远远超过救治那些感染者所需的费用。

他们发现,降雨量较大、湿度和温度较高时,疫情更容易爆发。温暖、多雨和闷热的天气让蚊子繁殖得更快,也使其繁殖季节加长。另一方面,这种天气还能加速蚊子体内病毒的生长。

对于通过蚊虫传播的病毒,这种天气更容易爆发疫情

9 预测下一场瘟疫

皮奥和他的同事意识到,出现在扎伊尔的致命疾病可能给人类带来非常大的灾难。科学家高度警觉起来,赶赴扎伊尔,并最终抵达扬布库村调查疫情最初的爆发情况。

如果没有皮奥的及时干预,影响一定远远不止于此。他此次到访的最后一项工作,是给病毒命名。他不想让扬布库背负恶名,于是把目光投向附近的一条河流——埃博拉。

尾声 冷却塔中的“外来客”

严格区分生命和非生命的做法不仅让病毒变得更难理解,也让生命的起源更匪夷所思。生命起源的过程还没有完全明朗,但有一点是明确的:生命并不是由宇宙中什么伟大力量在一瞬之间变出来的,而是随着糖类和磷酸盐等原料在早期地球上聚合并发生越来越复杂的反应,慢慢演变出来的。

最后,让我们回到“病毒”这个词本身。它原本就包含了两面性,一面是能给予生命的物质,另一面则代表致命的毒液。病毒在某种意义上的确是致命的,但它们也赋予了这个世界必不可少的创造力。创造和毁灭又一次完美地结合在一起。