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人类为何总是无法彻底打败病毒?

金小波


近期以来,从武汉开始的新型冠状病毒感染逐渐蔓延到全国甚至海外,全国上下都在努力遏制它的蔓延。而在大洋彼岸,一场严重的流感正在席卷美国全境,根据美国疾病预防控制中心近日发布的最新估计:从2019年9月29日至今,美国至少有1300万人感染流感,其中12万人住院接受治疗,死亡人数达到6600人。

其实,小小病毒从来就是人类最古老、最凶恶的敌人,人类在与它们的交战中经常处于下风。在人类发展的几千年历史中,在不同时期、不同地域,均曾大小不等地流行过各种各样的传染病,诸如天花、鼠疫等,严重地威胁人类的生存与发展。甚至可以说,在瘟疫疾病的围攻下,有时人类只是苟且偷生。劫夺正常细胞才能存活的病毒

直至今天,人类与传染病的斗争虽然取得了巨大的成就,但也出现了某些新问题—— 一方面,一些传统的、典型的传染病得到了有效的控制;另一方面,一些新的、非典型的传染病却不断涌现,往往令人类措手不及,埃博拉病、艾滋病、瘋牛病、禽流感、莱姆病、登革热等成为人类的新威胁。而传统的疾病也并非一成不变,就连临床中最容易对付的肺炎都变得不老实,2003年的“非典”和这次的新型肺炎对人类的袭击便显示了“非典型”的威力。

这些与我们如影相随,令我们吃尽苦头、受尽惊吓的病毒究竟是什么样子呢?

病毒是一种形小体微、结构简单、寄生在细胞内以复制方式增殖的微生物。要从病人身上找出致病的病毒,是很不容易的,因为它们比最小的细菌还要小几百倍,在光学显微镜下根本无法看到它们的身影,只有在放大几万至几十万倍的电子显微镜下,才能观察到。

病毒的结构非常简单,甚至还不能形成一个完整的细胞,多数病毒只有一个核酸构成的“芯子”,外面包着一层蛋白质外壳。由于病毒没有细胞器,本身不能进行新陈代谢,只能在活细胞中寄生和繁殖,这个过程自始至终都是“损人利己”的,它使被感染的生物生病甚至死亡。

生物学家深入研究了这个过程,他们发现,当病毒浮游在空气中,或者停留在物体表面时,它们是无生命的。可是,一旦与特定的植物、动物或细菌的细胞接触,它们又会突然“活”起来,有如海盗杀人夺船一样,劫夺正常细胞,并利用正常细胞内原有的各种“机器”和细胞质内的“库存”原料,疯狂地复制自己,彻底扰乱了原来细胞的正常代谢和活动,从而使细胞出现严重的损伤,甚至导致细胞的死亡。人体艰难抵抗病毒

细胞发生损伤和死亡时,人体就开始出现病理变化。例如呼吸道病毒引起粘膜上皮的坏死脱落,导致炎症和咳嗽;口蹄疫病毒侵犯粘膜和皮肤上皮细胞,引起水泡和糜烂。

不同病毒原本只侵袭某类细胞,一些病毒只选择感染某一类的动物,不会感染人体细胞。可是在特殊情况下,会发生动物与人类之间交叉传染的情况。例如:1961年首次确认的禽流感病毒H5型,是流感病毒的变种之一,在鸡群中传染的话会造成大量死亡,对人类却无害。不过,情况在1997年却发生变化,在香港发生了有人由于禽流感病毒而死亡的现象。

人体被病毒感染后一般会产生免疫反应,生成相应的抵抗力,借以消灭入侵的病毒,并保护机体免受再次感染。然而有时病毒长期持续存在于人体内几个月甚至几年而不显示临床症状,这种被感染的人如果到了人群聚集的地方,便会引起疫病的爆发。

在大自然的整个生态系统中,病毒是非常活跃的成员。病毒在自然界的分布十分广泛,而且神通广大,几乎可以感染所有的生物。作为最简单的生命形态,由于它们的结构简单和来去踪迹难寻,所以是生命世界中迄今发现得最少,也是人类最难驾驭的一类微生物。我们为什么打不过病毒?

我们对付小小的病毒为什么这么困难?可以说有很多复杂的原因:

第一,病毒是寄生在宿主细胞内的,它的代谢与宿主细胞的代谢密切相关,要想阻断病毒特有的复制,几乎是不可能的。因为在这种情况下,我们如果杀死了病毒,也就杀死了细胞。

第二,大多数病毒,当它们刚感染细胞时是查不出来的,而当细胞被复制的病毒胀满、病毒释放出来时,虽然可以诊断出来了,但也到了疾病的高峰期,治疗就变得更加困难。

第三,病毒总是在不断变异,比如流感病毒,每5~6 年就变得不但面目全非,性质也与原来的不一样,对原来病毒有效的药,对新病毒也无作用了。

病毒的这些特点,再加上它们的传播方式多,几乎细菌有的传播方式(如经呼吸道、消化道、皮肤接触等)它们都有,而且还可以经血液注射传播,甚至通过母亲胎盘和产道传给婴儿,再加上在传播的过程中还可以发生变异,所以防治非常困难。

人类的传染病大约75%都是由病毒引起的!有些传染病的传播力很强,短期内就可以造成在某个地区流行。在今天这个全球化时代,由于现代交通的快速与普遍,人们交往的频繁,任何一种传染病都有可能在几个月甚至几天之内传播到全世界。以艾滋病为例,如果没有公路、铁路和喷气式飞机,艾滋病病毒仍会继续藏在中非的一些遥远的小村庄里,但现在却成为给全人类带来灾难的瘟疫。而2003年的非典型肺炎和现在的新型冠状病毒肺炎则是最新的例证。疫苗最有效,但有时也很困难

科学家想了许多办法不让病毒进入我们的细胞,其中疫苗是最有效的方法。自1796 年英国人爱德华·詹纳首次给一名儿童实验接种天花疫苗以来,人类已经发明了对付多种疾病的疫苗。继天花之后,脊髓灰质炎也在全世界被消灭了,这完全是疫苗的功绩。除此之外,其他许多疾病,如白喉、破伤风等,在一些发达国家也已经基本上得到了控制;而腮腺炎、麻疹、风疹、百日咳、脑膜炎的发病率也比原来大大降低了。

然而,科学研究中也同样会出现一些不成功的事例:一些被大量使用并且被认为是“灵丹妙药”的疫苗根本就经不起时间的考验,最后发现效果越来越差。此外,我们至今还没有生产出能够对付埃博拉病、艾滋病和丙型肝炎等严重疾病的有效疫苗。

这不能归咎于研究人员的失职,因为人们对细菌和病毒了解得越深入,就越是发现它们为避开机体的抵抗而设下的种种骗局很难对付。

一种疫苗的研制是从试管中开始的,在一系列的实验(包括动物实验)之后,人们便可以研制出候选疫苗。但有不少病毒都诡计多端,它们大量破坏候选疫苗。为了不被机体的免疫系统识别出来,这些病毒能够改变自己的抗原,也就是它们能够改变各自可能被识别出来的“化学标志”,这对我们的免疫系统来说便是个大阴谋。比如丙型肝炎病毒,它在每个病人的身上都不一样;还有一类病毒(如艾滋病病毒),当其进入到人体的免疫细胞中后,便会迅速生成自己的突变体。

因此,除非能真正识别出每种病毒的“化学标志”,否则人类就别指望能获得一种切实有效的疫苗。而且即使掌握了病毒的化学特性,仍会出现许多新的问题。比如,有些病毒(如艾滋病病毒)为研究人员设置了一系列的障碍——它们会隐藏在免疫細胞内,大部分都能发生变异以进一步躲避疫苗的反应。

另一个问题是,许多疫苗失败的原因就在于,虽然它们能很好地抑制病毒,却不能被稳定地保存在免疫药剂中,特别是一些具有毒性的疫苗,还需要用化学或物理方法抑制它的活性(比如用加热的方法)。彻底驱除病毒的新希望

要对付这一系列的阴谋,人类只有一种武器,即破译病毒的基因结构和功能,以很快识别出病毒的特性,制造出与此相对应的疫苗。研究人员在1990年发现,将编码基因的质粒直接注射到动物肌肉细胞内,能在动物体内直接诱导机体产生免疫效应。这一发现为寻找免疫方法的新途径打开了大门。

这些基因质粒是由病毒或细菌的基因构成的,如果将这些基本的遗传信息直接种到机体中,也就是向机体中直接植入病原体的DNA,那么便可以使这个DNA在人体这个免疫的“活工厂”中根据特定的要求而“量身定做”一种相应的疫苗。由于这种方法不需要添加任何辅助药剂或载体,故又称“裸DNA免疫”,科学家认为这或许将是疫苗发展史上的一次革命。

此外,用转基因的方法抗击病毒也是一项最新的科学技术。通过转基因的方法,科学家已经培养出了抗御害虫的植物。如果采用同样的方法,将从病原体基因中分离出来的某些片段转移到植物中,是否也能使它们合成出相应的抗原,并生产出疫苗呢?最近的一些试验证明,这种方法是可行的,科学家正在尝试生产一种植入食物的疫苗,这就是食物疫苗。

能够将餐桌上的食物变成疫苗,其前景将是不可估量的。说不定有一天,人们再也不用定期打针受皮肉之苦,只要吃下土豆、西红柿、胡萝卜、花生,便可以完成人体所需的全部免疫接种。也许到那时,许多传染病也和天花一样,只有在历史教科书中才能找到了。

人与病毒的漫长战争还远没有结束,不断变异的病毒一直挑战着人类的智慧,但我们深信,随着科学技术的飞速发展,人类的智慧终将彻底战胜这最凶恶最古老的敌人。

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