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病毒在生物体内都干了什么?这些斗争细节你必须知道

2020-02-05  祝冀馆藏

  【本文转载自微信公众号“科学加”(ID:scipress)】

在新型冠状病毒肆虐的非常时期,哪些科学知识和医学常识才能帮助我们打好这场防御之战呢?你可能最想知道的是:病毒是什么?病毒是怎样入侵人体的?又是怎样让人生病的?我们应该如何防御这种从来没有见过的新型冠状病毒?如果这几天你正好在感冒发烧,要不要去医院?在与病毒斗争的过程中,科学家究竟学到什么?

病毒是怎样入侵人体的?

简单说来,病毒就是寄生虫。寄生虫就是靠自己没法生存的物种,一定要依附一个宿主。这个宿主可以是一个简单的细菌,可以是一个细胞,可以是一个生物体,也可以是人类这样复杂的生物体。

病毒是寄生虫,不依附于其他生物就没法存活、没法繁殖、没法复制。

病毒的历史非常悠久,有生物的时候就有病毒了,病毒是依附于生物而生存的。最简单、最古老的病毒叫噬菌体,它是感染细菌的病毒。细菌虽然只有一个细胞,但也是一种生物体,我们称之为单细胞生物。

要了解细菌如何入侵宿主,我们可以先来看看噬菌体是如何入侵宿主细菌的。

噬菌体会先感染细胞细菌的表面,然后把自己的DNA注入宿主细胞。

注入以后,噬菌体有两个选择:

1.将自己的基因隐藏在宿主的基因组里,也就是潜伏下来。人类的基因组里就有很多病毒潜伏留下的痕迹。这一感染途径又叫溶源。

2.利用宿主细胞的能量和材料,复制新的病毒。由于细胞内的能量和物资被病毒劫持,细胞往往就发生病变,最终导致破碎,病毒借此出逃的机会,就可以继续去感染更多的细胞。这一感染途径又叫裂解。

这就是最简单的病毒入侵细菌细胞的过程。病毒的种类虽然多种多样,也在发生变异,但其感染细胞乃至感染生物体的逻辑都是一样的。

在被病毒感染以后,细胞或生物体会坐以待毙吗?当然不会。"魔高一尺,道高一丈。"那细菌中用来对抗病毒入侵的工具是什么呢?

大家可能听说过基因编辑婴儿出生的新闻,也通过这些新闻听说过基因编辑工具CRISPR–Cas9。其实基因编辑工具就是细菌用来对抗病毒的工具,这套工具是科学家在细菌里发现的,有着数十亿年的历史。

细菌用这套工具来对抗病毒入侵,原理跟人体的免疫系统对抗病毒是一样的。人体的免疫系统也非常重要,每时每刻都在跟入侵的病毒、病菌作斗争。

病毒是如何让人体生病的?

会导致人体生病的病毒有很多,不仅包括呼吸道的病毒,还包括乙肝病毒等。这里给大家说明一下目前最受关注的新型冠状病毒、感染呼吸道的感冒病毒导致人们生病的过程。

人体的呼吸道从上至下依次为鼻腔、气管、大气管和肺。呼吸道分为两部分,一部分叫上呼吸道,主要是脖子以上的部分,主要是鼻腔和气管;还有一部分叫下呼吸道,主要是脖子以下的气管和肺。肺部分为两叶,担负着从外界获取氧气的重要功能。

感冒其实有两种,这两种感冒影响的都是人体的上呼吸道。

第一种叫伤风感冒,比如因为受凉引起的病毒感染,会导致上呼吸道的细胞被感染以后发生很多病变,表现症状为鼻塞、流鼻涕、咳嗽。

第二种叫流行性感冒,简称流感,是比较严重的感冒。引起流感的病毒叫流行性感冒病毒,我们通常会用英文和数字编码对其命名。2009年的甲型H1N1禽流感大家一定还记忆犹新,可以称得上是更严重的、危害人类生存的一个大敌。

两种感冒的共同点在于,伤风感冒跟流行性感冒威胁的都是我们的上呼吸道。

现在肆虐的新型冠状病毒跟2013年的SARS病毒是同一类,都是冠状病毒。SARS病毒跟新型冠状病毒的相似度达到85%以上,从生物学上看,两者是非常相似的。基于这样的相似度,我们可以推断,现在的新型冠状病毒是从SARS病毒演化而来的。

SARS病毒跟新型冠状病毒致病的过程都是直接进入人体的下呼吸道,直接感染肺部细胞。

科学家和医生现在还没有完全搞清楚新型冠状病毒是如何感染人体细胞的,只知道人体只要被SARS病毒跟新型冠状病毒感染,肺部细胞产生的反应就非常明显——肺部产生炎症,免疫系统被激活。

更严重的是,这里的免疫系统不是被良性激活,而是被异常激活,导致免疫系统的紊乱。由于我们的机体从来没有见过这种病毒,所以它会错误地攻击人体本身的细胞。

那流感和冠状病毒是怎样让人们生病甚至失去生命的呢?流感每年都会导致很多人死亡。但流感病毒本身并不会危及生命,真正威胁人生命的其实是流感引起的并发症。大家可能还记得2018年有一篇网文叫《流感下的北京中年》,作者的岳父在患上普通的流感后,又产生了严重的肺炎,在短短的一两周之内就去世了。

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